Одна из проблем перехода к возобновляемым источникам энергии связана с тем, как мы ее храним: литиевые батареи, содержащие металл, в настоящее время хорошо служат, но сами по себе несут проблемы устойчивости. Команда Техасского университета A&M предложила интересный вариант, безметалловую батарею, которую после отработки, можно поместить в кислотные растворы для разложения.

Растущий спрос на электронные устройства и электромобили означает растущий спрос на литий-ионные батареи, которые зависят от тяжелых металлов. Кобальт, например, страдает от этических проблем, связанных с добычей полезных ископаемых с использованием детского труда в Африке, а также с ухудшением состояния окружающей среды. Кроме того, эти материалы трудно отделить и восстановить по окончании срока службы батареи.

«Большая проблема с литий-ионными аккумуляторами заключается в том, что они не перерабатываются в той степени, которая нам понадобится для будущей экономики электрифицированного транспорта», - говорит доктор Джоди Луткенхаус, автор исследования. «Литий-ионный аккумулятор содержит ценный материал, но его очень сложно и энергоемко восстанавливать».

Эти проблемы побудили исследовать архитектуру безметалловых батарей, и одним из ярких примеров является прототип батареи для морской воды, разработанный IBM. Ученые Техасского университета A&M вместо этого использовали электрохимически активные цепи аминокислот, называемые окислительно-восстановительными активными полипептидами, для создания двух электродов батареи, которые передают энергию вперед и назад, когда устройство заряжается и разряжается.

При тестировании органическая батарея отметила несколько важных пунктов. Прежде всего, эти электроды выполняли свою роль активных материалов во время работы, оставаясь стабильными во всем. А впоследствии компоненты смогли разложиться, подвергнув их воздействию кислых условий, в результате чего аминокислоты и другие доброкачественные продукты разложения могли быть повторно использованы или оставлены для безвредного растворения в окружающей среде.

«Отойдя от лития и работая с этими полипептидами, которые являются компонентами белков, это действительно приведет нас в сферу не только устранения необходимости в добыче драгоценных металлов, но и открытия возможностей для питания носимых или имплантируемых электронных устройств, а также легкой утилизации батарей», - говорит автор исследования доктор Карен Вули. 

На начальном этапе исследования ученые видят в нем многообещающий шаг в разработке экологически безопасных аккумуляторов, и теперь они стремятся улучшить конструкцию с помощью машинного обучения.