Onderzoekers van het Amerikaanse MIT-instituut bouwden een krachtige, veilige en milieuvriendelijke batterij door gebruik te maken van virussen. Het vakblad Science meldt deze week dat de virussen als steigers dienen waarop de rest van de batterij is gebouwd. De onderzoekers voorspellen dat de virusbatterijen in de toekomst worden gebruikt voor mobiele telefoons en elektrische auto’s.
De virusbatterij laat een groen LED-lampje branden. Afbeelding: Yun Jung Lee en Dong Soo Yun
Anode en kathode
In een standaard lithium-ion batterij verplaatsen elektrische deeltjes zich tussen twee polen: een negatieve anode en een positieve kathode. Ook in een virusbatterij zijn deze polen uiterst belangrijk. Drie jaar geleden ontwikkelden de MIT-onderzoekers een virus dat zichzelf bedekt met kobaltoxide en goud en zo verandert in een anode. Het team heeft zich de afgelopen jaren gericht op het bouwen van een kathode om een complete batterij te kunnen vormen.
Een viruskathode is lastig om te maken, omdat deze sterk geleidend moet zijn. De meeste bruikbare materialen zijn juist sterk isolerend. De Amerikanen veranderden de genetische samenstelling van het virus zodanig dat het zichzelf nu bedekt met isolerend ijzerfosfaat. Door alle bedekte virussen te koppelen aan koolstof nanobuisjes ontstaat toch een netwerk van geleidend materiaal. Elektrische deeltjes verplaatsen zich via het netwerk en daarbij komt energie vrij.
Het virus bedekt zichzelf eerst met isolerend ijzerfosfaat en koppelt zich dan vast aan koolstof nanobuisjes. Op die manier ontstaat een netwerk van geleidend materiaal. Afbeelding: Georg Fantner
Honderd keer opladen
De virusbatterij is even krachtig, maar kan goedkoper en milieuvriendelijker geproduceerd worden dan een standaard lithium-ion batterij. Het productieproces van het virus vindt plaats bij kamertemperatuur en vereist geen schadelijke oplosmiddelen of andere giftige stoffen. De virussen in de batterij vormen geen bedreiging voor onze gezondheid. Het gebruikte virus infecteert bacteriën, maar richt in het menselijk lichaam geen schade aan.
In dit petrischaaltje groeit het virus dat uiteindelijk gebruikt is voor de ontwikkeling van een krachtige, veilige en milieuvriendelijke batterij. Afbeelding: Hyunjung Yi
Op 23 maart demonstreerde Susan Hoddfield, directeur van het MIT-instituut, de virusbatterij op uitnodiging aan het Witte Huis. Zij liet zien dat de energiecapaciteit en prestatie van de virusbatterij gelijk zijn aan die van de standaard lithium-ion batterij. “In het laboratorium konden we de batterij honderd keer opladen zonder capaciteit te verliezen.” Met behulp van andere materialen (bijvoorbeeld nikkelfosfaat) kan de virusbatterij nog verder worden verbeterd. Hoddfield: “Deze verbeteringen willen we de komende jaren gaan doorvoeren. Daarna is de virusbatterij klaar voor commerciële productie”.
Bronnen
Fabricating genetically engineerd high-power lithium-ion batteries using multiple virus genes (Yun Jung Lee e.a.), Science, 2 april 2009
Zie ook:
- Superbatterij laadt razendsnel op (Kennislinkartikel)
- Batterij (Reformatorisch Dagblad)