Araştırmacılar, B2 vitamini (riboflavin) ve glikozla çalışan bir pil tasarladılar. İnsan vücudunun glikozu enzimler kullanarak enerjiye dönüştürme biçiminden ilham alan ekip, riboflavini bir akış hücresi pilinin prototipine dahil etti. Riboflavin aracısı, pilin elektrotları ile glikoz elektroliti arasında elektronların taşınmasına yardımcı olarak şekerde depolanan enerjiden elektrokimyasal bir akış oluşturdu.
KONUTTA ÇEVRECİ ENERJİ DEPOLAMA
Çalışmanın başyazarı Jong-Hwa Shon, riboflavin ve glikoz akış hücrelerinin doğal olarak elde edilen enerji kaynaklarından elektrik üretebileceğini belirtti. Hem ucuz hem de doğada bol miktarda bulunan toksik olmayan bileşenleri kullanan bu sistemin, daha güvenli ve daha uygun fiyatlı konut enerjisi depolamasına doğru umut verici bir yol sunduğu ifade edildi.
METALSİZ KATALİZ ÖNERİSİ
Akış hücreli bir batarya, sistemden akan iki elektrolitte elektrokimyasal enerji depolar. Elektrolitte ve elektrotlarda reaksiyonlar meydana geldikçe, depolanan kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşüyori tersi de geçerli. Çoğu bitki glikoz içerdiğinden, bu şeker, akış hücreli bir bataryada enerji kaynağı olarak bol miktarda bulunan ve düşük maliyetli bir elektrolit olma potansiyeline sahip. Mevcut glikoz yakıt hücresi prototipleri, güç üretmek için şeker moleküllerini parçalamak amacıyla asil metal katalizörlere ihtiyaç duyuyor. Ancak bu modeller çok az güç üretiyor ve endüstriyel kullanıma uygun hale getirilmeleri zor.
Riboflavin, glikoz akış hücrelerindeki elektrolitlerin ihtiyaç duyduğu temel pH’ta stabil olduğundan, metal katalizörlere alternatif olarak diğer akış pili türlerinde umut vaat ediyor. Bu nedenle Shon, Ruozhu Feng, Wei Wang ve meslektaşları, katalizör olarak riboflavin kullanan bir glikoz yakıt hücresi tasarladı.
HÜCRE TASARIM AYRINTILARI
Ekip, pil için pozitif ve negatif elektrotları oluşturmak üzere karbon malzeme kullandı. Negatif elektrodun etrafında akan elektrolit, aktif bir riboflavin ve glikoz formu içeriyordu. Pozitif elektrottaki elektrolit ise, bazik pH’ta bir çözelti içinde potasyum ferrisiyanür veya oksijen (geleneksel yakıt hücrelerinde kullanılan gibi) içeriyordu. Potasyum ferrisiyanürlü hücre, ekibin riboflavinin katalitik aktivitesini hassas bir şekilde ölçmesine olanak sağlarken, oksijenli hücre büyük ölçekli, pratik kullanım için daha uygun maliyetli bir seçenek olarak değerlendirildi.
GÜÇ YOĞUNLUĞU KARŞILAŞTIRMASI
Ekip, potasyum ferrisiyanür içeren akış hücresiyle yaptığı bir deneyde, hücre boyunca hareket eden elektronlar ve oda sıcaklığında vanadyum metali kullanan mevcut akış hücresi pilleriyle karşılaştırılabilir bir güç yoğunluğu gözlemledi. Buna karşılık, oksijen içeren akış hücresinin elektrotlardaki tepkimeleri potasyum ferrisiyanür tasarımına göre daha yavaştı.
IŞIK ETKİSİ PROBLEMİ
Araştırmacılar, bu durumun muhtemelen oksijenin ışık varlığında riboflavini parçalaması ve bunun da pili kendi kendine boşaltmasından kaynaklandığını belirtiyor. Ancak oksijen versiyonu, önceki raporlara kıyasla yine de gelişmiş güç yoğunluğu gösterdi.
MÜHENDİSLİK İYİLEŞTİRME PLANLARI
Araştırmacılar, riboflavin ile ışık reaksiyonlarını önleyerek ve hücre mühendisliğini geliştirerek oksijen içeren glikoz akış hücresinin güç yoğunluğunu iyileştirmeyi planlıyor. Bu kapsamda, ışığa duyarlı bozunmanın engellenmesi ve elektrot/elektrolit arayüzünün optimize edilmesi, pratik ve ölçeklenebilir konut depolamasına giden yolda kritik adımlar olarak öne çıkıyor.
