英國工程師網(wǎng)站2014年1月3日報道,麻省理工學院的科學家研發(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。來自于有機體的蛋白質(zhì)生長和組裝成天然有機材料。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。
該工作得到了美國陸軍研究辦公室和國家科學基金會的支持。
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