World’s first vitamin B2 and sugar battery mimics how the human body makes energy
A vitamin and a spoonful of sugar could power the next generation of eco-friendly batteries.
Scientists are taking cues from biology to rethink how we store energy.
As the world searches for alternatives to lithium-ion batteries, researchers are turning to materials that are safer, cheaper, and easier to source. One new idea comes straight from nature: using vitamins and sugars as the foundation of a battery.
In a new study, a team of researchers has developed a flow cell battery powered by vitamin B2 (riboflavin) and glucose.
https://interestingengineering.com/energy/glucose-powered-vitamin-b2-battery
세계 최초의 비타민 B2 및 설탕 배터리는
인체가 에너지를 생성하는 방식을 모방합니다.
학자들은 생물학에서 힌트를 얻어 에너지를 저장하는 방법을 재고하고 있습니다.
전 세계가 리튬 이온 배터리의 대안을 모색함에 따라, 연구자들은 더 안전하고 저렴하며 구하기 쉬운 소재를 찾고 있습니다. 자연에서 얻은 새로운 아이디어 중 하나는 바로 비타민과 당분을 배터리의 기반으로 활용하는 것입니다.
새로운 연구에서 연구팀은 비타민 B2(리보플라빈)와 포도당으로 구동되는 유동 셀 배터리를 개발했습니다.
이 시스템은 인체가 음식에서 에너지를 생성하는 방식을 모방하여 효소와 천연 분자를 사용하여 포도당을 사용 가능한 에너지로 전환합니다.
그 결과, 무독성, 저비용, 생물학적 영감을 받은 에너지 저장 시스템에 대한 개념 증명이 이루어졌습니다.
손종화 박사가 이끄는 연구진은 리보플라빈을 전자 매개체로 사용하는 시제품을 설계했습니다. 리보플라빈은 체내에서 신진대사 과정에서 에너지 전달을 돕습니다.
배터리 내부에서는 전극과 포도당 기반 전해질 사이에서 전자를 전달하여 설탕으로부터 전기를 효과적으로 생성하는 유사한 역할을 수행합니다.
연구의 주저자인 숀은 "리보플라빈과 포도당 유동 세포는 자연적으로 유래된 에너지원으로부터 전기를 생성할 수 있다"고 말했습니다.
"저렴하고 자연적으로 풍부한 무독성 성분을 사용하는 이 시스템은 보다 안전하고 저렴한 주거용 에너지 저장을 위한 유망한 길을 제시합니다."
유동 전지는 시스템 전체를 순환하는 액체 전해질에 에너지를 저장한다는 점에서 기존 전지와 다릅니다. 전해질이 양극과 음극 사이를 이동하면서 화학 반응을 일으켜 에너지를 방출하거나 저장합니다.
금속을 비타민으로 대체
지금까지 대부분의 포도당 기반 배터리는 백금이나 금과 같은 귀금속 촉매를 사용하여 당 분자를 분해하고 전자를 방출해 왔습니다. 이러한 재료는 가격이 비싸고 대량 생산이 어려우며, 이러한 배터리 의 출력은 여전히 제한적입니다.
새로운 디자인은 포도당 전해질에 필요한 높은 pH 수준에서도 안정적인 리보플라빈으로 이러한 금속을 대체했습니다.
숀과 루오주 펭, 웨이 왕을 포함한 그의 동료들은 탄소 전극을 사용하여 시제품을 제작했습니다. 음극을 둘러싼 전해질에는 포도당 과 활성 리보플라빈이 포함되어 있었고, 양극에는 페리시안화칼륨이나 산소가 사용되었습니다.
연구자들은 두 가지 구성을 비교하여 비타민의 촉매 성능과 장기적 잠재력을 테스트했습니다.
유망한 결과와 다음 단계
페리시안화칼륨 전지는 실온에서 상업용 바나듐 유동 전지와 유사한 전력 밀도를 달성했으며, 이는 리보플라빈이 금속 기반 시스템과 동등한 성능을 발휘할 수 있음을 보여줍니다.
산소 기반 버전은 반응 속도가 더 느렸지만, 대량 생산에 있어서는 더 실용적이고 비용 효율적인 경로를 제공했습니다.
연구팀은 산소가 빛에 노출되면 리보플라빈을 분해하여 자가방전을 일으킬 수 있다는 사실을 발견했습니다. 그럼에도 불구하고, 산소 전지는 기존의 포도당 기반 설계보다 더 높은 전력 밀도를 제공했습니다.
연구진은 비타민이 전해질과 상호작용하는 방식을 수정하고 유동 셀 자체의 엔지니어링을 개선하여 빛 민감도 문제를 해결할 계획입니다.
리보플라빈-포도당 시스템은 더욱 발전한다면 지속 가능한 에너지 저장을 향한 중요한 발걸음이 될 수 있습니다. 천연적이고 생분해성이 뛰어나며 저렴한 구성 요소를 사용하는 이러한 배터리는 언젠가 독성 금속이나 복잡한 공급망에 의존하지 않고도 가정이나 소형 기기에 전력을 공급할 수 있는 친환경적인 대안을 제공할 수 있을 것입니다.
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![[멍청대전] 이재명 정청래 찌라시](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhvj8NLPYJ1gEisr6Ot9i-Yl14SuFAj6-b7TFzqN-3IklvY01O5sL4dR5Kpqn9rJXoIyVQWvDlZw6iIGuI1sZID_ZeNsyTL72bBrNXaTM6JrNLm5GZjjK5wEgNILRV3mPG02G-KlMaCXHXxHZgC5XFrSOMDw6Qm802sOv9WIy187fs3FSisLSS-6LYgSVQ/w72-h72-p-k-no-nu/ttt.jpg)
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