O vitaminden şarj edilebilir pil yaptılar!

B12 vitamini denildiğinde akla genellikle beslenme ve insan sağlığı geliyor. İspanya'daki Cordoba Üniversitesi araştırmacıları ise bu molekülü bu kez bir pilin içinde kullandı. Geliştirilen deneysel çinko-hava pilinde B12, elektrik üretimi ve yeniden şarj sırasında gerçekleşen kimyasal reaksiyonları destekleyen katalizör görevini üstlendi. Araştırmacıların prototipi, 250'ye kadar şarj-deşarj döngüsünü tamamladı. Çalışma, gelecekte yenilenebilir enerjiden elde edilen fazla elektriğin depolanmasında kullanılabilecek yeni pil teknolojileri açısından dikkat çekiyor.

B12 VİTAMİNİ PİLİN İÇİNDE NE YAPIYOR?

Geliştirilen sistem, çinko-hava pili olarak bilinen teknolojiye dayanıyor. Bu piller elektrik üretmek için çinkonun yanı sıra çevredeki havadan aldıkları oksijeni kullanıyor. Böylece tüm reaktif maddelerin pilin içinde depolanması gerekmiyor.

Araştırmadaki asıl yenilik ise B12 vitamininin bu sistemde katalizör olarak kullanılması oldu. Kobalamin adıyla da bilinen B12'nin merkezinde bulunan kobalt, pilin çalışması sırasında gerçekleşen oksijen reaksiyonlarının hızlandırılmasına yardımcı oluyor.

Araştırmacı Antonio Jesus Fernandez Romero'ya göre B12, pil boşalırken oksijenin indirgenmesini, yeniden şarj edilirken ise oksijen oluşumunu destekleyerek iki yönlü katalizör görevi görebiliyor.

EN BÜYÜK SORUN B12'Yİ PİLİN İÇİNDE TUTMAKTI

Araştırmacıların önündeki önemli engellerden biri B12 vitamininin suda kolayca çözünmesiydi. Çinko-hava pilinde su bazlı elektrolit kullanıldığı için vitaminin doğrudan sisteme eklenmesi, zamanla elektrottan uzaklaşmasına yol açabilirdi.

Ekip bunun için B12'yi tek duvarlı karbon nanotüplere kimyasal olarak bağladı. Böylece vitamin elektrot üzerinde sabit tutulurken elektriksel reaksiyonlara katılmaya devam edebildi.

Journal of Materials Chemistry A'da yayımlanan çalışmada bu B12-karbon nanotüp yapısının hem oksijen indirgenmesi hem de oksijen oluşumu reaksiyonlarında etkili olduğu gösterildi.

PROTOTİP 250 DÖNGÜYE KADAR ULAŞTI

Cordoba Üniversitesinin açıklamasına göre yeni tasarımın en önemli farkı yeniden şarj edilebilmesi oldu. B12 kullanılan prototip, testlerde 250'ye kadar şarj ve deşarj döngüsü gerçekleştirdi.

Bu sonuç, araştırma grubunun daha önce geliştirdiği biyomolekül tabanlı pil çalışmalarından önemli bir noktada ayrılıyor. Ekip daha önce hemoglobin ve katalaz gibi biyolojik molekülleri de çinko-hava sistemlerinde katalizör olarak kullanmıştı. Ancak B12 kullanılan yeni tasarımda yeniden şarj edilebilirlik sağlanması dikkat çekti.

ÇİNKO-HAVA PİLLERİ NEDEN DİKKAT ÇEKİYOR?

Bugün telefonlardan elektrikli araçlara kadar pek çok alanda lityum iyon piller kullanılıyor. Ancak bilim insanları daha bol bulunan ham maddelerle çalışabilecek, güvenli ve sürdürülebilir alternatifler üzerinde de yoğunlaşıyor.

Çinko-hava pilleri bu seçeneklerden biri. Çinko bol bulunan ve geri dönüştürülebilen bir metal. Pilin reaksiyon için ihtiyaç duyduğu oksijenin havadan alınması da sistemin tüm aktif maddeleri kendi içinde taşıma ihtiyacını azaltıyor.

Cordoba Üniversitesi, su bazlı ve yanıcı olmayan elektrolitlerin kullanılmasının da bu sistemleri güvenlik açısından dikkat çekici hale getirdiğini belirtiyor. Çinko-hava teknolojisinin bazı türleri bugün işitme cihazları gibi küçük elektronik ürünlerde zaten kullanılıyor.

B12'NİN SEÇİLMESİ TESADÜF DEĞİL

B12 vitamininin pil teknolojisinde işe yarayabilmesinin ardında moleküler yapısı bulunuyor. Vitaminin merkezindeki kobalt atomu, oksijenle bağlantılı elektrokimyasal reaksiyonlarda aktif rol oynayabiliyor. Araştırmacılar da doğada bulunan moleküllerin sahip olduğu bu özellikleri yeni enerji sistemlerinde değerlendirmeye çalışıyor.

Çalışmanın yazarlarından Manuel Cano Luna, araştırma grubunun yeni piller için doğada bulunan maddelerin özelliklerinden yararlanmaya odaklandığını belirtiyor.

YENİLENEBİLİR ENERJİ İÇİN NEDEN ÖNEMLİ?

Güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir kaynakların en önemli sorunlarından biri üretimin her zaman elektrik talebiyle aynı anda gerçekleşmemesi. Güneşli veya rüzgarlı dönemlerde üretilen fazla elektriğin daha sonra kullanılmak üzere depolanması gerekiyor.

Bu nedenle daha ucuz, güvenli ve uzun ömürlü enerji depolama sistemleri yenilenebilir enerji dönüşümünün önemli parçalarından biri olarak görülüyor.

Araştırmacılar B12 tabanlı çinko-hava sisteminin geliştirilmesi halinde bu alanda yeni seçenekler sunabileceğini düşünüyor. Üniversite de çalışmanın yenilenebilir kaynaklardan elde edilen fazla enerjinin depolanmasına yönelik daha sürdürülebilir sistemlerin önünü açabileceğine dikkat çekiyor.

TELEFONLARDA B12'Lİ PİLLERİ HEMEN GÖRECEK MİYİZ?

Şimdilik hayır. Geliştirilen sistem laboratuvar ölçeğinde bir prototip ve araştırmanın amacı doğrudan telefon veya elektrikli otomobil için ticari bir pil üretmek değil.

Çalışmanın önemi, B12 gibi doğada bulunan bir molekülün şarj edilebilir bir çinko-hava pilinde etkili bir katalizör olarak kullanılabileceğinin gösterilmesinde yatıyor.