Un prototipo de batería de glucosa inspirado en el metabolismo corporal
"Utilizando componentes no tóxicos... este sistema ofrece una vía prometedora hacia un almacenamiento de energía residencial más seguro y asequible"
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Unos investigadores han creado una pila que funciona con vitamina B2 (riboflavina) y glucosa. Inspirándose en la descomposición enzimática de la glucosa en el cuerpo humano, el equipo incorporó riboflavina a un prototipo de pila de flujo. El mediador de riboflavina ayudó a transportar electrones entre los electrodos de la pila y el electrolito de glucosa, generando un flujo electroquímico a partir de la energía almacenada en el azúcar.
"Las células de flujo de riboflavina y glucosa pueden generar electricidad a partir de fuentes de energía naturales", afirma Jong-Hwa Shon, autor principal del estudio. "Utilizando componentes no tóxicos que son baratos y abundantes de forma natural, este sistema ofrece una vía prometedora hacia un almacenamiento de energía residencial más seguro y asequible".
Una batería de celda de flujo almacena energía electroquímica en dos electrolitos que fluyen a través del sistema. A medida que se producen reacciones en el electrolito y en los electrodos, la energía química almacenada se convierte en energía eléctrica, y viceversa. Y como la mayoría de las plantas contienen glucosa, este azúcar tiene el potencial de ser un electrolito abundante y de bajo coste como fuente de energía en una pila de flujo.
Los prototipos actuales de pilas de combustible de glucosa requieren catalizadores de metales nobles para descomponer las moléculas de azúcar y generar energía, pero estos modelos producen poca energía y son difíciles de ampliar para uso industrial. La riboflavina se ha mostrado prometedora en otros tipos de pilas de flujo como alternativa a los catalizadores metálicos porque la vitamina es estable al pH básico que necesitan los electrolitos de las pilas de flujo de glucosa. Así que Shon, Ruozhu Feng, Wei Wang y sus colegas quisieron diseñar una pila de combustible de glucosa con riboflavina como catalizador.
Para la pila, el equipo utilizó un material de carbono para formar los electrodos positivo y negativo. El electrolito que fluía alrededor del electrodo negativo contenía una forma activa de riboflavina y glucosa, y en el electrodo positivo, el electrolito incluía ferricianuro potásico u oxígeno (como se utiliza en las pilas de combustible convencionales) en una solución con un pH básico. Aunque la célula con ferricianuro potásico permitió al equipo medir con precisión la actividad catalítica de la riboflavina, la célula con oxígeno es una opción más rentable para su uso práctico a gran escala.
En una demostración con la celda de flujo que contenía ferricianuro potásico, el equipo observó electrones moviéndose a través de la celda y una densidad de potencia a temperatura ambiente comparable a la de las baterías de celda de flujo existentes que utilizan vanadio metálico. En cambio, la pila de flujo con oxígeno reaccionó más lentamente en los electrodos que la de ferricianuro potásico. Según los investigadores, esto se debe probablemente a que el oxígeno descompone la riboflavina en presencia de luz, lo que autodescargaría la pila. Sin embargo, la versión con oxígeno demostró una mayor densidad de potencia que las anteriores. Los investigadores afirman que tienen previsto mejorar la densidad de potencia de la pila de flujo de glucosa con oxígeno evitando las reacciones de la luz con la riboflavina y perfeccionando la ingeniería de la pila.
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