英國工程師網(wǎng)站2014年1月3日報道,麻省理工學(xué)院的科學(xué)家研發(fā)出一種新的病毒生物電池,其能量密度比目前開發(fā)的鋰-空氣電池高2到3倍.

研究人員通過加入基因修飾的病毒來制備納米線,以用作電池的電極之一,從而生產(chǎn)這些以病毒為基礎(chǔ)的電池.這些病毒是對人體無害,但可以感染細(xì)菌的常見噬菌體,它們的加入增大了表面積,在電池充放電過程中,電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在表面;增加循環(huán)次數(shù),從而延長了電池潛在壽命.

因為其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由天然材料和工藝而得,電池對環(huán)境的影響較小.

使用生物制造材料的想法來源于天然生物材料如貝殼和骨骼.來自于有機(jī)體的蛋白質(zhì)生長和組裝成天然有機(jī)材料.在自然系統(tǒng)中,如貝殼,它們在海洋的溫度和壓力下形成,不使用有毒物質(zhì).自然界中的生物體不會組裝成電池電極.

為了開發(fā)電池,研究人員制作了納米線陣列,每根線約80納米寬,使用一種叫做M13的轉(zhuǎn)基因病毒制作.該病毒產(chǎn)生氧化錳,這是通常用于鋰-空氣電池的陰極材料.然而,與典型的鋰—空氣電池化學(xué)方法開發(fā)不同,病毒制造的電線,有粗糙,高低不平的表面,從而增加了表面積.

這種表面積的增加不僅可以提高充電和放電的速率,而且創(chuàng)造了一個更加生態(tài)友好的制造工藝的電池設(shè)計.這是因為病毒基電池開發(fā)可在室溫下以水為基礎(chǔ),而不需要像常規(guī)的電池制造方法一樣需要高溫處理和危險化學(xué)品.

新電池可能更穩(wěn)定,因為病毒自然產(chǎn)生三維交聯(lián)的納米線結(jié)構(gòu),而不是使用分離的納米線.

研究人員還在加工過程最后一部分中加入少量的金屬,如鈀,這增加了納米線的導(dǎo)電性,從而使催化反應(yīng)進(jìn)行充電和放電.通常情況下,需要更大量的純的或高度濃縮的金屬用于這個過程,這使得制造電池更加昂貴.