Verimli Biyohibrit Piller

İçerik Yazarı: Dalya Simay Erbay

Editör: Dalya Simay Erbay

Tasarım: Sudenaz Şencan

Formik asit, karbondioksitten elektrokimyasal olarak üretilebildiğinden geçerli bir enerji taşıyıcısıdır. Çinli bir araştırma ekibi, enerji taşıyıcısı olarak formik asit elektrokimyasal üretimini mikrobiyal yakıt hücresiyle birleştiren hızlı şarj eden bir hibrit pil sistemi yarattı.

Mikrobiyal yakıt hücreleri, bazı bakteri türlerinin enerji açısından zengin bileşikleri elektrik enerjisine dönüştürme kapasitesini kullanarak elektrik üretir. Şarj aşamasında bakteriler enerji taşıyıcı moleküller üretir ve bunlar daha sonra tamamen mikrobiyal pillerde deşarj işlemi sırasında güç üretmek için kullanılır. Bununla birlikte, tamamen mikrobiyal pillerin bir dezavantajı, şarjın hala verimsiz ve yavaş olmasıdır.

Yong Jiang'ın Çin'in Fuzhou şehrindeki Tarım ve Ormancılık Üniversitesi'ndeki araştırma ekibi ve meslektaşları, ilk kez, tamamen inorganik elektrokimyasal nesil pilleri birleştirerek tamamen mikrobiyal pillerin karşılaştığı birçok zorluğun üstesinden gelen iki aşamalı bir hibrit mikrobiyal pil sistemi geliştirdiler. 

Araştırmacılar ayrıca temel ve uygun fiyatlı bileşenleri kullanarak sürdürülebilir enerji sağlayacak bir biyohibrit pil oluşturmayı da planladılar. Formik asidin sürdürülebilir bir biyolojik enerji taşıyıcısı olduğunu keşfettiler çünkü karbon dioksitten biyolojik veya elektrokatalitik olarak üretilebiliyor ve daha sonra mikrobiyal yakıt hücresindeki bakteriler tarafından tüketilebiliyor.

İnorganik katalizörlerin karbondioksit gazını formik asite dönüştürdüğü, yaygın olarak bulunabilen bileşenleri kullanarak bir elektroliz hücresi oluşturdular. Bu yaklaşımı kullanan araştırmacılar, şarjın yalnızca birkaç dakika sürdüğünü keşfetti. Elektrolitten formik asit üretilip çıkarıldıktan sonra, ikinci bir cihaz olan mikrobiyal yakıt hücresine aktarılır; burada mikroorganizmalar onu biyoanotta yavaş yavaş karbondioksite ve enerjiye dönüştürür.

Bu iki aşamalı sistem, 25 saatlik deşarj için yeterli akımı üretti ve bu, birçok uygulamada oldukça faydalı oldu. Bilim adamları, suyun toksinlere karşı izlenmesi için bir kavram kanıtı olarak oluşturulan deşarj akımını kullandılar ve formaldehit ve bakır gibi çevresel kirleticiler suya girdiğinde mevcut sinyalin değiştiğini keşfettiler. Araştırmacılar, sürdürülebilir atık su arıtımında veya tuzdan arındırmada başka kullanımlar önermektedir.