Sobota 30. května 2020svátek má Ferdinand 6 °C oblačno Předplatné LN
Lidovky.cz > Relax > 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.

Premium

Před Rusem s ricinem varoval českou kontrarozvědku anonym

Šéf BIS Michal Koudelka. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Byl to jeden z posledních letů z Ruska. Krátce nato se nebe nad Českem kvůli opatřením proti koronaviru uzavřelo. Psal...

Premium

Bubeník z Mandrage: Víťa sebral odvahu, kterou nikdo z nás nenašel a rozsekl to

Matyáš Vorda | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Na bicí hraje od svých devíti let. V deseti s kamarádem Víťou Starým založil kapelu Mandrage, která se za devatenáct...

Premium

Čas na změnu. Síťový zesilovač dnes nabídne více hudby než CD přehrávač

Streamovací receivery | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Poslech hudby prošel během posledních let revolucí. Většina hudby se poslouchá z předplacených internetových zdrojů....

Slavíme Mezinárodní den dětí s Canpol babies: Hrajte o dárečky po celý týden
Slavíme Mezinárodní den dětí s Canpol babies: Hrajte o dárečky po celý týden

Připomeňte si s námi den, který oslavuje to nejdůležitější – naše děti. Rozmazlete ty svoje s krásnými a originálními dárky od značky Canpol babies. Sledujte náš týdenní kalendář a vyhrávejte každý den.