.
O ácido fórmico, que pode ser produzido eletroquimicamente a partir do dióxido de carbono, é um promissor transportador de energia. Uma equipe de pesquisa chinesa desenvolveu agora um sistema de bateria híbrida de carregamento rápido que combina a geração eletroquímica de ácido fórmico como transportador de energia com uma célula de combustível microbiana. Como a equipe demonstra no jornal Angewandte Chemieeste novo sistema de bateria biohíbrida de carregamento rápido pode ser usado para monitorar a toxicidade da água potável, apenas uma das muitas aplicações futuras potenciais.
As células de combustível microbianas aproveitam as bactérias para gerar eletricidade, explorando a capacidade de algumas espécies bacterianas de converter moléculas ricas em energia em energia elétrica. Em baterias totalmente microbianas, as bactérias também produzem moléculas transportadoras de energia durante o processo de carga, que são então utilizadas para gerar eletricidade durante o processo de descarga. No entanto, uma das desvantagens das baterias totalmente microbianas é que o carregamento ainda é bastante ineficiente e lento.
Ao acoplar a geração eletroquímica puramente inorgânica de uma molécula biologicamente ativa com uma célula de combustível microbiana, a equipe de pesquisa de Yong Jiang na Universidade de Agricultura e Silvicultura em Fuzhou, China, e colegas desenvolveram pela primeira vez um sistema de bateria microbiana híbrida de dois estágios. que supera muitos dos desafios enfrentados por baterias totalmente microbianas.
A equipe também pretendia produzir uma bateria biohíbrida utilizando componentes simples e baratos para fornecer energia sustentável. Eles descobriram que o ácido fórmico é um transportador de energia biológica sustentável, porque pode ser produzido biologicamente ou eletrocataliticamente a partir de dióxido de carbono e fica então disponível para consumo pelas bactérias na célula de combustível microbiana.
Usando componentes disponíveis comercialmente, eles projetaram uma célula de eletrólise na qual catalisadores inorgânicos convertem o gás dióxido de carbono em ácido fórmico. Usando esse design, a equipe descobriu que o processo de carregamento ocorre em poucos minutos. Uma vez produzido e extraído o ácido fórmico do eletrólito, ele é alimentado em um segundo dispositivo – a célula de combustível microbiana – onde as bactérias o convertem lentamente em dióxido de carbono e eletricidade no bioanodo.
Este sistema de dois estágios produziu corrente suficiente para 25 horas de descarga, valor muito útil em muitas aplicações. Como prova de conceito, a equipe usou a corrente de descarga produzida para monitorar a presença de toxinas na água e descobriu que o sinal da corrente mudava quando toxinas ambientais como formaldeído e cobre eram adicionadas à água. A equipe sugere outras aplicações no tratamento sustentável de águas residuais ou na dessalinização.
.
