科爾多瓦大學能源與環境化學研究所（IQUEMA）的研究人員開發出了一種利用血紅蛋白促進電化學反應的電池，其功能可維持約 20 至 30 天。血紅蛋白是存在於紅細胞中的一種蛋白質，負責將氧氣從肺部輸送到身體的不同組織（然後再反向輸送二氧化碳），它與氧氣的親和力非常高，是生命的基本要素，但是，如果它也是一種電化學裝置（如鋅-空氣電池）的關鍵元素，而氧氣在其中也發揮著重要作用，那又會怎樣呢？
這正是科爾多瓦大學（UCO）物理化學（FQM-204）和無機化學（FQM-175）小組希望與卡塔赫納理工大學（Polytechnic University of Cartagena）的一個小組共同驗證和開發的成果。此前，牛津大學的研究和科爾多瓦大學（UCO）的一個最終學位專案表明，血紅蛋白在還原和氧化（氧化還原）過程中具有良好的特性，而能量正是在這種系統中產生的。
科爾多瓦大學研究團隊。資料來源：科爾多瓦大學
因此，研究小組透過一個概念驗證專案，利用血紅蛋白在電化學反應中將化學能轉化為電能，開發出了第一種生物相容電池（對人體無害）。
鋅-空氣電池是目前市場上占主導地位的電池（鋰離子電池）的最可持續替代品之一，利用鋅-空氣電池，血紅蛋白將在這種電池中發揮催化劑的作用。也就是說，血紅蛋白是一種蛋白質，負責促進電化學反應，即氧氣還原反應（ORR），使空氣進入電池後，氧氣在電池的一個部分（陰極或正極）被還原並轉化為水，釋放出電子，並將其傳遞到電池的另一個部分（陽極或負極），在那裡鋅發生氧化。
正如 UCO 研究員 Manuel Cano Luna 所解釋的那樣："要成為氧還原反應中的良好催化劑，催化劑必須具備兩個特性：它需要快速吸收氧分子，並相對容易地形成水分子。而血紅蛋白符合這些要求"。事實上，透過這個過程，研究小組成功地讓他們的生物相容電池原型在使用 0.165 毫克血紅蛋白的情況下工作了 20 到 30 天。
除了效能強大之外，他們開發的電池原型還具有其他優勢。首先，鋅空氣電池與其他受溼度影響、需要在惰性氣氛中製造的電池不同，鋅空氣電池更具可持續性，能夠承受惡劣的大氣條件。
其次，正如卡諾-盧納（Cano Luna）所言，"將血紅蛋白用作生物相容性催化劑，對於在心臟起搏器等與人體結合的裝置中使用這種電池來說，前景十分廣闊，這種電池的工作pH值為7.4，與血液的pH值相似。此外，由於血紅蛋白幾乎存在於所有哺乳動物體內，因此也可以使用動物蛋白。"
不過，他們開發的電池還有一些需要改進的地方。主要是它是一種原電池，因此只能放電。此外，它還不能充電。因此，研究小組已經在採取下一步措施，尋找另一種能將水轉化為氧氣的生物蛋白質，從而為電池充電。此外，這種電池只能在有氧氣的情況下工作，因此不能在太空中使用。
這項發表在《能源與燃料》（Energy & Fuels）雜誌上的研究為電池的新功能替代品打開了大門，因為人們期待有越來越多的移動裝置出現，而且對可再生能源的需求也在不斷增加，因此有必要使用以化學能形式儲存多餘電能的裝置。最重要的是，目前最常見的鋰離子電池存在鋰稀缺和作為危險廢物對環境造成影響的問題。
編譯來源：ScitechDaily
