Power Sources: September 2007 Archives
شركت سوني، اخيرا، موفق به ارتقاي نوع جديدي از بيو باتري ها شده است كه با بكار بردن آنزيمها به عنوان عامل فعل و انفعلات شيميايي از كربوهيدراتها (قند) الكتريسيته توليد مي كند و اين كار را با توجه به اصول توليد انرژي در ارگانيسم هاي زنده انجام داده است.
سلول هاي آزمايشي اين بيو باتري به خروجي 50 ميلي وات دست يافته اند كه بالاترين سطح براي بيو باتري هاي نوع پسيو در جهان مي باشد. خروجي اين سلول ها براي تامين انرژي مورد نياز دستگاه هاي پخش موسيقي مانند واكمن كافي مي باشد.
براي ساخت اين بيو باتري، سوني سيستمي براي شكستن قند و توليد الكتريسيته ايجاد كرد كه بطو مناسبي آنزيم ها را در يكجا جمع كرده و در همين حين، مدياتور ( اجسام هادي الكترونيكي ) فعاليت و كنش هاي آنزيم ها را در آند حفظ مي كند. سوني همچنين ساختار جديدي براي كاتد پي ريزي كرد كه بصورت موثري اكسيژن لازم براي الكترود را تامين مي نمايد و در عين حال از مقدار مناسب آبي كه باقي مانده است، اطمينان حاصل مي كند. بهينه كردن الكتروليت براي اين دو تكنولوژي موجب دستيابي به چنين سطحي از انژي خروجي گشته است.
قند يك منبع انرژي طبيعي است كه بوسيله گياهان از طريق عمل فتوسنتز توليد مي شود. بنابراين احيا شونده بوده و در اغلب نقاط زمين يافت مي شود، و همين امر علت تاكيد بر استفاده از پتانسيل موجود در بيو باتري هاي قندي به عنوان يك انرژي بوم دوست، در آينده مي باشد.
نتايج تحقيق بيان شده، به عنوان يك مقاله آكادميك در بيست وسومين نشست و نمايشگاه ملي جامعه شيمي امريكا پذيرفته شده است.
مكانيزم بيو باتري مذكور
اين بيو باتري جديد يك آند، شامل آنزيم هاي شكستن قند و مدياتور، و يك كاتد، شامل آنزيم هاي كاهش اكسيژن و مدياتور، همچنين يك جداساز كاغذ سلوفاني را به يكديگر متصل مي كند. آند، الكترون ها و يون هاي هيدروژن را از قند (گلوكز) از طريق اكسيد آنزيمي به ترتيب زير استخراج مي كند:
Glucose -> Gluconolactone + 2 H+ + 2 e-
يون هاي هيدروژن از طريق جداساز به كاتد مي روند. در همين لحظه در كاتد، يون هاي هيدروژن و الكترون ها اكسيژن را از هوا مي گيرند تا آب توليد كنند:
(1/2) O2 + 2 H+ + 2 e- -> H2O
از طريق اين فرايند الكتروشيميايي، الكترون ها از درون مدار بيروني جهت توليد الكتريسيته عبور مي كنند.
جداول اطلاعات فني اين تحقيق:
Bio battery technical specifications
|
Enzymes |
Glucose
dehydrogenase and diaphorase (anode) |
|
Mediators |
Vitamin
K3 and cofactor NADH (anode) |
|
Electrode |
Porous carbon |
|
Current collector |
Titanium mesh |
|
Separator |
Cellophane |
|
Glucose solution |
0.4 M glucose in 1.0 M sodium phosphate buffer, pH 7.0 |
|
Maximum output |
1.5 mW/cm2 (0.3V, 5 mA/cm2) at 1 min after connection |
|
OCV |
0.8V |
Bio battery test cell specifications
|
Dimensions |
39 (width) x 39 (height) x 39 (depth) mm |
|
Volume |
40 cc (without casing) |
|
Maximum output |
50 mW |
بايد توجه كرد كه هر
چند تكونولوژي بكار رفته در اين سيستم در حالت كلي چندان پيچيده بنظر نمي رسد اما
به لحاظ عملياتي سه تكنولوژي پيچيده در سه بخش آند، كاتد و الكتروليت و همچنين
بهينه كردن اين قسمت ها بكار رفته است.
