Культті «Матрица» фильмінде адамдар жасанды интеллект үшін энергияның тура және метафоралық көзі ретінде қызмет етеді, машиналарға биоэлектр қуатын береді. Бақытымызға орай, шынайы өмірде заманауи құрылғыларды қуаттандыру үшін адам биохимиясын қолданудың қажеті жоқ — қант пен дәрумендер жеткілікті.

Биожанармай элементтеріндегі серпіліс

Жақында American Chemical Society Energy Letters журналында бас автор Чонг-Хва Шон және оның Тынық мұхитының солтүстік-батыс және Аргон ұлттық зертханаларындағы әріптестері биожанармай ағысты элементін жасаудың инновациялық тәсілін ұсынды. Олардың әзірлемесінде глюкоза мен рибофлавин (B2 дәрумені) адам жасушасының жұмыс істеу принципіне ұқсас жолмен энергия өндіру үшін қолданылады. Қымбат әрі экологияға зиянды алтын мен платина сияқты асыл металдар катализаторларының орнына ғалымдар қолжетімді әрі қауіпсіз рибофлавинді пайдаланды.

Экономикалық және экологиялық тиімділік

Глюкоза ұнтағының бір килограммының құны (шамамен 20 АҚШ доллары) мен платинаның бір килограммының құны (шамамен 52 000 доллар) жаңа әдістің экономикалық артықшылығын айқын көрсетеді. Бұл тәсіл сирек металдарды өндіруді немесе күрделі логистиканы қажет етпейді, сондықтан экологиялық таза әрі қолжетімді. Бұл батареяларда алтын болмаса да, олардың экономика мен қоршаған ортаға пайдасы айтарлықтай.

«Жасыл» энергия саласындағы басқа жетістіктер

Бұған дейін жаңартылатын энергияны сақтау саласындағы басқа да инновациялар туралы хабарланған болатын. Мысалы, Беркли зертханасында бактериялар авиациялық керосиннен әлдеқайда жоғары энергетикалық тығыздыққа ие биожанармай өндіруге мәжбүр болды. Франциядағы Жозеф Фурье университетінде (Гренобль) глюкозалық биожанармай ұяшығы жасалды, ол жасанды органдарды қуаттандыра алады және қолайсыз әрі гигиеналық емес сыртқы батареяларды қолдану қажеттілігін жояды.

Глюкоза мен рибофлавиннің артықшылықтары

Глюкоза төмен температурада электр қуатын өндіру қабілеті, қолжетімділігі, сақтау құнының төмендігі және қажет кезде энергия өндіру мүмкіндігі арқасында тиімді биожанармай ретінде танылды. Ал рибофлавин көптеген метаболикалық реакцияларда ферменттердің негізгі кофакторы болып табылады. Шон тобының жаңа батареясы бұрынғы аналогтардан әлдеқайда қуатты, олар қымбат әрі экологияға зиянды катализаторлар мәселесіне тап болған еді.

Рекордтық қуат және өнеркәсіптік әлеует

Сілтілі ортада және оттекті электрод қолданғанда жаңа ағысты элементтің шыңдық қуат тығыздығы 13 мВт/см²-ге жетеді. Бұл көрсеткіш бөлме температурасында және атмосфералық қысымда бұрынғы ұқсас құрылғылардан 20 есе жоғары. Жаңартылатын энергия көздеріне көшуге ұмтылған әлем үшін табиғи материалдарға негізделген мұндай батареялар — маңызды қадам.

Жаңа батарея қалай жұмыс істейді?

Адам мен жануар жасушалары химиялық реакцияларды жеделдету және активация энергиясын төмендету үшін ферменттерді пайдаланады. Биожанармай элементінде рибофлавин медиатор ретінде әрекет етіп, электродтар мен глюкозалық электролит арасында электрондарды тасымалдайды, қант энергиясынан электрохимиялық ағын жасайды. Глюкоза табиғатта өсімдіктер түрінде оңай өндірілетіндіктен, металдарды жердің басқа шетінен өндіру мен тасымалдау қажеттілігі жойылады.

Перспективалар мен қолдану салалары

Күрделі әрі қымбат процестердің орнына жаңа глюкоза-рибофлавин биожанармай элементтерін жасау үшін қажетті материалдарды жай ғана фермада алуға болады. Рибофлавин сілтілі pH-та тұрақты болғандықтан, мұндай батареялар үшін қажетті электролиттерге сай келеді және олардың қуаты бұрынғы нұсқалардан 20 есе жоғары. Бұл энергияны көп қажет ететін өнеркәсіптік қолданбалар үшін үлкен мүмкіндіктер ашады.

Энергетиканың болашағы

Жақын болашақта электр құрылғыларыңыз «энергияға ашыға» бастағанда, шығындар туралы алаңдаудың қажеті жоқ. Оларға қант пен B2 дәруменінен жасалған батареялардан электрон беріп, қажет болғанша теледидар, компьютер, тоңазытқыш және зарядтау құрылғыларын қосыңыз. Биосфера сізге алғыс айтады.