Trong một bài báo vừa công bố trên tạp chí American Chemical Society Energy Letters, tác giả chính Jong-Hwa Shon và các đồng tác giả tại Phòng thí nghiệm quốc gia Pacific Northwest và Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, mô tả cách sử dụng sáng tạo glucose và riboflavin (vitamin B2) trong việc tạo ra pin dòng chảy nhiên liệu sinh học, có chức năng tương tự như tế bào người.
Họ thay thế các chất xúc tác kim loại quý tiêu chuẩn như vàng, bạch kim bằng riboflavin, chất xúc tác lành mạnh và phổ biến. Với chênh lệch giá giữa một kg bột glucose (khoảng 20 đô la Mỹ) và một kg bạch kim (khoảng 52.000 đô la), phương pháp mới này là cách tiếp cận tiết kiệm chi phí, thân thiện với môi trường, không cần khai thác mỏ hay mạng lưới vận chuyển toàn cầu.
Glucose hoạt động như một nhiên liệu sinh học với các ưu điểm độc đáo, như tạo ra điện ở nhiệt độ thấp, dễ tiếp cận, chi phí lưu trữ thấp và khả năng thích ứng để tạo ra điện theo nhu cầu, và riboflavin là một đồng yếu tố enzyme quan trọng trong nhiều phản ứng trao đổi chất, nhưng pin của nhóm Jong-Hwa Shon mạnh hơn nhiều so với các pin nhiên liệu sinh học tương tự trước đây dựa trên glucose, thường đi kèm với vấn đề lớn về kim loại quý.
Trong điều kiện kiềm và khi hoạt động với điện cực O2, pin dòng chảy mới đạt mật độ công suất cực đại 13 mW/cm2. Trên thực tế, ở nhiệt độ phòng và áp suất môi trường, mật độ này cao hơn 20 lần so với các báo cáo trước đây trong điều kiện tương tự. Trong bối cảnh thế giới tăng cường chuyển sang năng lượng tái tạo, bất kỳ loại pin nào cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng dân dụng sạch, giá cả phải chăng, làm từ vật liệu tự nhiên dồi dào, đều là bước tiến vượt bậc.
Vậy pin dòng chảy mới hoạt động như thế nào? Với vai trò là chất trung gian, riboflavin vận chuyển electron từ điện cực của pin và chất điện phân glucose, tạo ra dòng điện hóa từ năng lượng của đường. Mà thiên nhiên dễ dàng sản xuất glucose dự trữ dưới dạng thực vật, nên đây là điều kiện thuận lợi để phát triển pin nhiên liệu sinh học.
Thay vào đó, chúng ta chỉ cần đến trang trại, tìm nguồn cung ứng chế tạo pin nhiên liệu sinh học glucose-riboflavin mới. Thậm chí còn tốt hơn, chúng mạnh hơn gấp 20 lần so với các phiên bản trước (vì riboflavin ổn định ở độ pH cơ bản, cần thiết cho chất điện giải trong pin dòng chảy glucose). Loại pin này có tiềm năng lớn ứng dụng trong công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng.
Thế nên, trong tương lai gần, khi các thiết bị điện trong ngôi nhà của bạn trở nên quá tải, bạn sẽ không cần phải lo lắng về việc chúng làm tiêu tốn chi phí tiền điện của bạn. Chỉ cần để chúng hấp thụ bao nhiêu electron tùy thích từ những viên pin vitamin B2 ngọt ngào của bạn, cứ cắm tất cả tivi, máy tính, tủ lạnh, bộ sạc tùy thích.
