Neděle 13. června 2021svátek má Antonín 11 °C polojasno Předplatné LN
Lidovky.cz > Orientace > Věda

Viry na výrobu baterií

Ilustrační foto. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Ilustrační foto. | foto: Lidovky.cz

PRAHA Levné, lehké a také snadno recyklovatelné mají být baterie s elektrodami vytvořenými díky virům. Americko-korejský tým donutil metodami genového inženýrství viry k vytvoření elektrod do lithiových baterií. Takto vyrobené elektrické články by se mohly kapacitou i napětím vyrovnat nejlepším dobíjecím bateriím, s nimiž se počítá pro pohon hybridních automobilů.

Uplatnění najdou zcela jistě i mimo automobilový průmysl, protože články s novými elektrodami poslouží jako zdroj elektrické energie k napájení mnoha dalších běžných spotřebičů. Výroba „virových“ elektrod je levná a šetrná k životnímu prostředí. Není energeticky náročná, protože probíhá za pokojových teplot a nepoužívají se při ní toxická organická rozpouštědla. Ani výchozí suroviny pro výrobu elektrod nejsou zdraví škodlivé.

V tradičních lithiových bateriích proudí ionty lithia mezi záporně nabitou anodou, vyrobenou obvykle z uhlíku, a kladně nabitou katodou, vyrobenou z oxidu kobaltu nebo fosforečnanu litnoželeznatého. Tým materiálových inženýrů vedený Angelou Belcherovou z Massachusetts Institute of Technology (MIT) už před třemi roky vytvořil základ elektrody pomocí geneticky upravených virů.

Virové částice se samy povlékaly oxidem kobaltu a zlatem a následně se zformovaly do tvaru tenkého vodiče nanometrových rozměrů. Nyní se tým profesorky Belcherové pokusil vyrobit podobnou technologií katodu, která by vydržela opravdový provoz v lithiovém elektrickém článku. Výroba katod představuje obtížně řešitelný problém, protože tyto elektrody musí být z vysoce vodivého materiálu.

Zatím sto nabíjecích cyklů
Jako základní stavební kámen použili vědci virus M13, který patří mezi tzv. bakteriofágy. Tyto viry napadají bakterie a využívají jejich buněčné mašinérie k vlastnímu množení. Pro lidské buňky a pro buňky rostlin nebo živočichů jsou bakteriofágy neškodné.

Tým Angely Belcherové změnil dva geny bakteriofága M13, které kódují povrchové bílkoviny viru. Jedna proměna dodala virovým částicím schopnost vazby na dutá uhlíková nanovlákna. Druhá proměna dovoluje, aby se na povrchu virů vytvářel povlak fosforečnanu železitého.

Vědci nechali nejprve viry, aby se pokryly touto vodivou sloučeninou a následně pustili jejich částice na síť vytvořenou z dutých uhlíkových nanovláken. Virové částice se na uhlíková nanovlákna ochotně navázaly. Ve vzniklém materiálu putují elektrony podél uhlíkových nanovláken a „prosakují“ k částicím fosforečnanu železitého. Přenos energie je díky tomu velice rychlý.

Virová baterie s lithiovými články
Katody z nového materiálu mají vysokou vodivost a přitom nezvyšují výrazně hmotnost baterie. V laboratorních testech bylo možné lithiové články s novým typem „virové“ katody stokrát nabít a opět vybít bez toho, že se snížila jejich kapacita. Stávající lithiové baterie lze dobíjet mnohem víckrát, ale Belcherová je přesvědčena, že „virové“ elektrody ještě neřekly poslední slovo a jejich vlastnosti se budou i nadále rychle zlepšovat.

Prototyp baterie, který představila v přítomnosti amerického prezidenta Baracka Obamy na tiskové konferenci v Bílém domě prezidentka MIT Susan Hockfieldová, měl tvar mince typický pro současné lithiové články. Technologie, která zapadá do Obamových plánů na podporu ekologicky čistých výrobních procesů, však dovoluje vyrábět lehké baterie nejrůznějších tvarů.

Angela Belcherová už zkouší zapřáhnout geneticky modifikované viry do výroby ještě lepších elektrod, které by využívaly fosforečných solí manganu nebo niklu. Články této generace by už měly mít napětí a kapacitu, které by je předurčovaly ke komerční výrobě.

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Šlégr, Reichel, Ručinský. Kamarádi navždy. Legendy vyprávějí oblíbené historky

Kamarádi. Prožili spolu celý hokejový život, teď se (zleva) Jiří Šlégr, Robert... | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Hoši ze zázračné hokejové třídy letos slaví padesátiny. Z Litvínova se vyškrábali až do sportovního nebe, k titulům...

Vydělat na testování je snadné. Reportér MF DNES zkusil zřídit odběrové místo

ilustrační snímek | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Chcete si vydělat velké peníze? Otevřete si testovací místo na koronavirus. MF DNES zmapovala, jak funguje byznys s...

Legální návod pro nedočkavé lovce očkování. Jak se k němu dostat před termínem

Lidé, kteří mají nárok na očkování, se do něj budou moct začít registrovat od... | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Každý týden zbudou v očkovacích centrech po republice desítky volných dávek očkování proti covidu. Stává se to dvěma...

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!