MIT hat eine Batterie aus einem gentechnisch veränderten Virus erstellt, um Kohlenstoffnanoröhren aufzunehmen und die für die Herstellung einer Batterie erforderlichen Komponenten herzustellen und zu züchten.
Ingenieure am MIT haben festgestellt, dass die genetische Veränderung eines Virus es ihm ermöglicht, die Materialien zu sammeln, die für die Herstellung der positiven und negativen Enden einer Lithium-Ionen-Batterie erforderlich sind. Die Eigenschaften der neuen Batterien entsprechen nahezu genau der Leistung der derzeit verwendeten wiederaufladbaren Batterien auf dem neuesten Stand der Technikin Hybridautos und persönlichen elektronischen Geräten.
Die Herstellung der Batterien kann auch ohne umweltschädlichen Prozess kostengünstig hergestellt werden. Die Synthese der Batterie "findet bei und unter Raumtemperatur statt und erfordert keine schädlichen organischen Lösungsmittel, und die Materialien, die in die Batterie gelangen, sind ungiftig", berichtet MIT .
Traditionell verwendet eine Lithium-Ionen-Batterie Lithium-Ionen, die zwischen einer negativ geladenen Graphitanode und einer positiv geladenen Kathode fließen, die im Allgemeinen aus Kobaltoxid oder Lithiumeisenphosphat besteht. Ein Team am MIT entdeckte jedoch eine Methode zur genetischen Veränderung von Viren.
Selbstorganisierender Mechanismus des modifizierten M13-Virus [Bildquelle : Jean-Marie Tarascon / Naturnanotechnologie ]
Laut MIT wird die Batterie erreicht durch
"gentechnisch veränderte Viren, die sich zuerst mit Eisenphosphat beschichten und dann Kohlenstoffnanoröhren ergreifen, um ein Netzwerk aus hochleitfähigem Material zu bilden. Da die Viren bestimmte Materialien in diesem Fall Kohlenstoffnanoröhren spezifisch erkennen und an diese binden, jedes EisenphosphatNanodrähte können elektrisch mit leitenden Kohlenstoffnanoröhrennetzwerken "verdrahtet" werden. Elektronen können sich entlang der Kohlenstoffnanoröhrennetzwerke bewegen, durch die Elektroden zum Eisenphosphat sickern und in sehr kurzer Zeit Energie übertragen. "
Das ausgewählte Bakterium ist ein Bakteriophage, dh es kann nur Bakterien infizieren, während es für den Menschen harmlos bleibt.
Nach den ersten Experimenten zur Herstellung einer funktionsfähigen, aber leistungsschwachen Batterie entschied sich das Team, die Kohlenstoff-Nanoröhren einzuführen, um die Leitfähigkeit der Kathode ohne viel zusätzliches externes Gewicht zu erhöhen. Mit der neuen Modifikation konnten sich die Viren selbstständig machen- Bauen Sie einen Nanodraht zusammen, nachdem Sie eine Anode geworden sind, indem Sie Kobaltoxid und Gold an sich sammeln, um die Leistung der ursprünglich virusorientierten Batterie weiter zu verbessern. Die neuen Batterien zeigten einige außergewöhnliche Eigenschaften, da die Batterien eine hohe Energiedichte ~ 200 W h beibehieltenkg −1 und hohe spezifische Leistung ~ 4,5 kW kg −1 .In Erwartung der Verbesserung der Verschlechterung des Ladezyklus könnte es ein praktikabler Kandidat für die Verwendung in Elektroautos und anderen elektronischen Geräten sein.Während die Batterien 100 Ladezyklen erreichen konnten, ohne viel Kapazität zu verlieren, beginnt sich die Leistung nach den ersten 100 Zyklen viel schneller zu verschlechtern als bei aktuellen Lithium-Ionen-Batterien.
Unbeeindruckt von dem kleinen Rückschlag entschied sich das Team, weitere Experimente voranzutreiben. Nach dem anfänglichen Erfolg, die Machbarkeit der Herstellung einer Batterie aus einem Virus zu demonstrieren, könnten einige weitere Modifikationen dazu führen, dass die Batterie zuverlässiger und widerstandsfähiger gegen Verschlechterung wirdDies macht es zu einer wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Alternative zu anderen Methoden der Batterieherstellung. Die neuen Batterien könnten die zukünftigen Energiespeicher für Elektroautos und elektronische Geräte werden.
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Geschrieben von Maverick Baker