Um protótipo de bateria de glicose inspirado no metabolismo do corpo
"Utilizando componentes não tóxicos... este sistema oferece um caminho promissor para um armazenamento de energia residencial mais seguro e mais económico"
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Os investigadores que publicaram um relatório na ACS Energy Letters criaram uma bateria alimentada por vitamina B2 (riboflavina) e glucose. Inspirada na forma como o corpo humano decompõe a glicose para obter energia utilizando enzimas, a equipa incorporou a riboflavina num protótipo de bateria de célula de fluxo. O mediador de riboflavina ajudou a transferir electrões entre os eléctrodos da bateria e o eletrólito de glucose, gerando um fluxo eletroquímico a partir da energia armazenada no açúcar.
"As células de fluxo de riboflavina e glucose podem gerar eletricidade a partir de fontes de energia naturais", afirma Jong-Hwa Shon, o principal autor do estudo. "Utilizando componentes não tóxicos que são baratos e naturalmente abundantes, este sistema oferece um caminho promissor para um armazenamento de energia residencial mais seguro e mais acessível."
Uma bateria de célula de fluxo armazena energia eletroquímica em dois electrólitos que fluem através do sistema. À medida que as reacções ocorrem no eletrólito e nos eléctrodos, a energia química armazenada converte-se em energia eléctrica e vice-versa. E como a maioria das plantas contém glicose, este açúcar tem potencial para ser um eletrólito abundante e de baixo custo como fonte de energia numa bateria de células de fluxo.
Os protótipos actuais de células de combustível de glicose requerem catalisadores de metais nobres para quebrar as moléculas de açúcar e gerar energia, mas estes modelos produzem pouca energia e são difíceis de ampliar para uso industrial. A riboflavina tem-se mostrado promissora noutros tipos de baterias de fluxo como alternativa aos catalisadores metálicos porque a vitamina é estável ao pH básico necessário aos electrólitos das células de fluxo de glicose. Assim, Shon, Ruozhu Feng, Wei Wang e colegas quiseram conceber uma célula de combustível de glucose com riboflavina como catalisador.
Para a bateria, a equipa utilizou um material de carbono para formar os eléctrodos positivo e negativo. O eletrólito que fluía em torno do elétrodo negativo continha uma forma ativa de riboflavina e glucose e, no elétrodo positivo, o eletrólito incluía ferricianeto de potássio ou oxigénio (como é utilizado nas pilhas de combustível convencionais) numa solução com um pH básico. Embora a célula com ferricianeto de potássio tenha permitido à equipa medir com precisão a atividade catalítica da riboflavina, a célula com oxigénio é uma opção mais económica para uma utilização prática em grande escala.
Numa demonstração com a célula de fluxo contendo ferricianeto de potássio, a equipa observou electrões a moverem-se através da célula e uma densidade de potência à temperatura ambiente comparável à das baterias de células de fluxo existentes que utilizam metal de vanádio. Pelo contrário, a célula de fluxo que contém oxigénio teve reacções mais lentas nos eléctrodos do que a que contém ferricianeto de potássio. Os investigadores afirmam que tal se deve provavelmente ao facto de o oxigénio decompor a riboflavina na presença de luz, o que descarregaria a bateria. No entanto, a versão de oxigénio ainda demonstrou uma densidade de potência melhorada em comparação com os relatórios anteriores. Os investigadores afirmam que tencionam melhorar a densidade de potência da célula de fluxo de glicose que contém oxigénio, evitando as reacções da luz com a riboflavina e aperfeiçoando a engenharia celular
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