Een team chemici van de Universiteit van Toronto heeft een batterij ontwikkeld die energie opslaat in een biologisch verkregen eenheid.

Dit opent de weg naar consumentenelektronica die milieu vriendelijker is.

De batterij is vergelijkbaar met veel commercieel verkrijgbare hoog-energetische lithium-ion-accu’s met één belangrijk verschil:

Ze maakt gebruikt van vitamine B als kathode, het deel dat de vrijgegeven electriciteit opslaat wanneer het aangesloten wordt op een apparaat.

Dwight Seferos, hoofddocent aan de Universiteit van Toronto, afdeling Scheikunde en polymeer nanotechnologie zei op zoek te zijn geweest naar complexe moleculen in de natuur voor gebruik in een aantal consumenten elektronica-toepassingen.

” Wanneer je iets neemt uit de natuur dat reeds complex is, zal je minder tijd moeten besteden aan het maken van nieuw materiaal,” aldus Seferos.

Moderne batterijen bevatten drie onderdelen:

1. een positieve aansluiting: het metalen plaatje dat het apparaat raakt om te worden aangedreven en dat verbonden is met een kathode in de batterij huls

2. een negatieve aansluiting verbonden met een anode in het batterijomhulsel

3. een elektrolytoplossing, waarbij ionen kunnen bewegen tussen de kathode en de anoden

Als een batterij is aangesloten op een telefoon, iPod, camera of ander apparaat dat stroom nodig heeft, stromen de elektronen van de anode- de negatief geladen elektrode van het apparaat dat stroom levert – naar het apparaat en dan in de kathode.

Ionen bewegen door de elektrolytoplossing om de lading in evenwicht te brengen.

Wanneer gekoppeld aan een lader, gebeurt dit proces in omgekeerde volgorde.

Door de reactie in de anode ontstaan elektronen en de reactie in de kathode absorbeert ze bij het ontladen.

Dit netto product noemt men electriciteit.

De batterij zal electriciteit blijven produceren tot één van de elektroden geen substantie meer krijgen die nodig is om een reactie op te wekken.

Terwijl er reeds eerder bio-afgeleide batterijen werden vervaardigd, is het voor het eerst dat er gebruik gemaakt wordt van bio-afgeleide polymeren, lange keten moleculen, voor één van de elektroden.

Daardoor kan energie worden opgeslagen in een plastic gemaakt van vitaminen, in plaats van duurder, moeilijker te verwerken, schadelijker stoffen voor het milieu zoals bijvoorbeeld kobalt.

Volgens co-auteur van het onderzoek Tyler Schon evolueerde het verkrijgen van de juiste metalen in de tijd en waren er enkele test reacties nodig.

Het vroeg ontzettend veel doorzettingsvermogen, want het zag er eerst naar uit dat het zou falen.

Het onderzoeksteam ontdekte het materiaal toevallig tijdens het testen van een verscheidenheid van lange keten polymeren.

Lange keten polymeren zijn een specifiek aanhangende groep polymeren, de moleculen die een ruggengraat keten vormen met de lange keten molecules.

“Organische chemie is een soort Lego, je zet dingen samen in een bepaalde volgorde.

Een aantal zaken die op papier zouden passen, blijken dat in de realiteit niet te doen.

Er werden een aantal benaderingen geprobeerd en de vijfde werkte,” legt Seferos uit.

Het team creëerde het materiaal van vitamine B2 afkomstig van genetisch gemodificeerde schimmels.

Dit gebeurde onder toepassing van een semi-synthetisch proces waarbij het polymeer werd ontwikkeld door 2 flavines te koppelen aan een lange keten molecule.

Dit zorgt voor een groene batterij met een hoge capaciteit en hoge spanning.

Iets wat steeds belangrijker zal worden wanneer het ‘ Internet der dingen’ ons steeds meer samenbrengt door middel van onze batterij-aangedreven draagbare apparaten.

” Het is een vrij veilige, natuurlijke verbinding, het bronmateriaal is in feite zelfs eetbaar,” voegt Seferos er aan toe.

Het vermogen van vitamine B2 om te reduceren en oxideren , maakt het zeer geschikt voor een lithium-ion batterij.

“Vitamine B2 kan tot 2 elektroden in één keer opnemen, dit maakt het gemakkelijk om meerdere ladingen en een grotere capaciteit op te nemen vergeleken met vele andere beschikbare moleculen,”zegt Seferos.

Het blijkt een proces van gissen en missen te zijn.

Er wordt ook steeds gekeken naar nieuwe varianten die opnieuw kunnen opgeladen worden.

Het huidige prototype is op een schaal van de batterijn van bijvoorbeeld een gehoorapparaat.

Het team hoopt dat hun doorbraak de basis voor krachtige, dunne, flexibele, en zelfs transparante metal-accu’s zou kunnen zijn die de volgende golf van consumentenelektronica kunnen ondersteunen.

Bron: sciencedaily.com