Geleceğin enerji teknolojileri için bilim insanları bu kez alışılmışın dışında bir yönteme başvurdu. Daha güvenli, ekonomik ve çevre dostu piller geliştirmek isteyen araştırmacılar, insan vücudu için hayati öneme sahip bir besin maddesini enerji depolama teknolojisine dahil ederek dikkat çeken bir başarıya imza attı.
ScitechDaily’nin haberine göre İspanya'daki Cordoba Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni pil prototipinde, insan sağlığı açısından önemli bir yere sahip olan B12 vitamininden yararlanıldı. Çinko-hava teknolojisiyle hazırlanan deneysel pil, gerçekleştirilen testlerde 250'ye kadar şarj ve deşarj döngüsünü tamamladı. Elde edilen sonuçlar, daha sürdürülebilir enerji depolama sistemleri için yeni bir araştırma alanının kapısını araladı.
PİLİN GÜCÜNÜ HAVADAN ALIYOR
Araştırmacıların geliştirdiği sistem, çinko ve çevredeki havadan alınan oksijen arasındaki kimyasal reaksiyonlarla elektrik üreten çinko-hava pili teknolojisine dayanıyor. Geleneksel piller, enerji üretiminde ihtiyaç duydukları reaktif maddeleri kendi bünyelerinde depolarken çinko-hava pilleri oksijeni doğrudan dış ortamdan alıyor.
Bu özellik, söz konusu pilleri daha hafif hale getirirken ağırlıklarına oranla yüksek miktarda enerji depolamalarına da imkan tanıyor. Halihazırda işitme cihazları gibi küçük elektronik aygıtlarda kullanılan bu teknoloji, çinkonun bol bulunması ve geri dönüştürülebilmesi sayesinde de avantaj sağlıyor.
Ayrıca bu pillerde yanıcı olmayan su bazlı elektrolitlerin kullanılması, güvenlik açısından önemli bir avantaj olarak değerlendiriliyor. Böylece ham madde çıkarımının ekonomik, sosyal ve çevresel etkileri nedeniyle tartışılan geleneksel lityum iyon pillere alternatif oluşturabilecek bir teknoloji üzerinde çalışılıyor.
B12 VİTAMİNİ PİLİN İÇİNDE NE İŞE YARIYOR?
Çinko-hava pillerinin yeniden şarj edilebilir hale getirilmesi, bilim insanlarının çözmesi gereken en önemli sorunlardan biri. Bunun için pildeki kimyasal reaksiyonların hem elektrik üretimi hem de şarj sırasında ters yönde ilerlemesini sağlayan bir katalizöre ihtiyaç duyuluyor.
Araştırmacılar bu noktada B12 vitaminine yöneldi. Kobalamin olarak da bilinen B12 vitamininin moleküler yapısında bulunan kobalt (III), kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesine yardımcı olabilecek özellikler taşıyor.
Araştırmacı Antonio Jesus Fernandez Romero, B12 vitamininin pil boşalırken oksijenin suya indirgenmesini, yeniden şarj sırasında ise oksijen üretilmesini desteklediğini açıkladı. Böylece vitaminin iki farklı aşamada da katalizör görevi görebildiği ortaya konuldu.
VİTAMİNİN PİLİN İÇİNDE KALMASI İÇİN ÖZEL YÖNTEM
Ancak bilim insanlarının karşısında önemli bir engel daha vardı. Suda kolayca çözünebilen B12 vitamininin, su bazlı elektrolit kullanılan pilin içerisinde sabit tutulması gerekiyordu.
Araştırmacılar bu sorunu tek duvarlı karbon nanotüpler kullanarak çözdü. Son derece ince karbon yapılar üzerine bağlanan vitamin, böylece pilin içerisinde tutulurken kimyasal reaksiyonlara katılmayı da sürdürebildi. Geliştirilen yöntemle amino asitlerin proteinlerde birbirine bağlanma süreci taklit edildi.
Cordoba Üniversitesi Enerji ve Çevre Kimya Enstitüsündeki (IQUEMA) Fiziksel Kimya araştırma grubu (FQM-204) tarafından geliştirilen prototipte, doğada bulunan moleküllerin enerji teknolojilerinde nasıl kullanılabileceği araştırıldı. Çalışmanın yazarlarından Manuel Cano Luna da yeni nesil piller için doğal olarak bulunan malzemelerin özelliklerini incelediklerini belirtti.
250 ŞARJ DÖNGÜSÜNÜ TAMAMLADI
Söz konusu çalışma, araştırma ekibinin biyolojik bir molekülü katalizör olarak kullandığı üçüncü pil prototipi oldu. Ekip daha önce demir (II) içeren hemoglobin ve demir (III) içeren katalaz kullanarak benzer deneyler gerçekleştirmişti.
Ancak B12 vitaminiyle geliştirilen son prototip, önceki tasarımlardan farklı olarak yeniden şarj edilebilir olmasıyla öne çıktı. Deneylerde 250'ye kadar şarj ve deşarj döngüsünü tamamlayan sistem, bu alanda önemli bir ilerleme olarak değerlendirildi.
YENİLENEBİLİR ENERJİ İÇİN UMUT OLABİLİR
Henüz deneysel aşamada bulunan teknolojinin geliştirilmesi için daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyuluyor. Bununla birlikte araştırmacılar, doğada bulunan biyolojik moleküllerin daha ekonomik ve sürdürülebilir enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesinde kullanılabileceğini gösterdi.
Gelecekte daha ileri seviyeye taşınması halinde şarj edilebilir çinko-hava pillerinin, güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir kaynaklardan elde edilen fazla elektriğin depolanmasına katkı sağlayabileceği belirtiliyor. Böylece B12 vitaminiyle başlayan bu sıra dışı araştırma, daha temiz enerji teknolojileri için yeni bir alternatifin önünü açabilir.
