Suoliston ja veren innoittamia akkukeksintöjä

Tutkijat ovat kehittäneet prototyypin seuraavan sukupolven litiumrikkiakusta, joka on saanut inspiraationsa ihmisen suoliston epiteelisoluista, jotka antavat meille mahdollisuuden imeä ravinteita suolistossa.

Cambridgen yliopiston ja Pekingin Institute of Technologyn tutkivat ovat yhdessä kehittäneet ja testanneet nanorakenteista materiaalia joka muistuttaa sormen kaltaisia ulkonemia jotka reunustavat ohutsuolta Ihmiskehossa.

Litium-rikki akun monen elektronin siirtomekanismi voi tarjota paljon suuremman teoreettisen kapasiteetin kuin litiumioniakku. Kuitenkin purkutilanteessa, litiumin ja rikin vuorovaikutukset luovat polysulfideita. Useiden lataus-purku kiertoja myötä osa polysulfidista liukenee elektrolyyttiin niin, että ajan mittaan akku vähitellen menettää aktiivista materiaalia.

Cambridge tutkijoiden pienistä sinkkioksidijohdoista kehittämä toiminnallinen kerros katodilla kiinnittää aktiivisen materiaalin johtavaan kehysrakenteeseen. Kerroksella on myös erittäin suuri pinta-ala ja vahva kemiallisen sidos polysulfideihin, joten aktiivista materiaalia voidaan käyttää pidempään, mikä parantaa akun käyttöikää.

"Tämä on ensimmäinen kerta kun kemiallisesti toiminnallinen kerros hyvin organisoitua nanoarkkitehtuuria on ehdotettu ansoittamaan ja käyttämään uudelleen liuennutta aktiivista materiaalia akun latauksen ja purkaminen aikana," toteaa tutkimuksen johtava tekijä Teng Zhao Cambridgen uutistiedotteessa.

Litium-happi (Li-O2) akut ovat yksi tulevaisuuden akkutekniikan lupaus mutta ennen niiden kaupallistamista olisi muun muassa löydettävä katalysaattori, joka tehokkaasti edistäisi litiumoksidituotteiden hajoamista takaisin litium-ioneiksi ja happikaasuksi.

Yalen yliopistossa on tunnistettu tällaiseksi katalyytiksi veren hapen kuljetukseen osallistuva hemi. Tutkijat osoittivat, että hemimolekyyli paransi Li-O2 kennofunktiota alentamalla tarvittavan energian määrä, jota tarvitaan parantamaan akun lataus/purku syklien kertoja.

Teurasjätteistä kerättävä hemi edistäisi myös kierrätettävyyttä ja sitä kautta vihreän energian sovelluksia.