İspanya'daki Cordoba Üniversitesi araştırmacıları, B12 vitamini kullanılarak şarj edilebilen deneysel bir çinko-hava pili geliştirdi. B12 vitamininin katalizör olarak kullanıldığı prototip, laboratuvar testlerinde 250 şarj ve deşarj döngüsünü tamamladı. Çalışma, doğada bulunan biyolojik moleküllerin daha güvenli ve sürdürülebilir enerji depolama sistemlerinde kullanılabileceğini ortaya koydu.
Çinko-hava pilleri, çinko ile çevredeki havadan aldıkları oksijen arasındaki kimyasal reaksiyon sayesinde elektrik üretiyor. Geleneksel pillerin aksine oksijeni kendi bünyelerinde depolamak yerine dış ortamdan alan bu sistemler, daha hafif olmaları ve ağırlıklarına oranla yüksek enerji depolama kapasiteleriyle öne çıkıyor.
B12 VİTAMİNİ TEK KATALİZÖR OLARAK KULLANILDI
Çinko-hava pillerinin şarj edilebilir hale getirilmesindeki temel zorluklardan biri, elektrik üretimini ve yeniden şarj sürecini destekleyecek uygun bir katalizör bulmak. Araştırmacılar bu amaçla kobalamin olarak da bilinen B12 vitaminini kullandı.
B12 vitamininin moleküler yapısında bulunan kobalt, kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesine yardımcı oluyor. Araştırmacılara göre vitamin, pilin elektrik üretirken oksijeni suya dönüştürmesini ve şarj sırasında yeniden oksijen açığa çıkmasını destekleyebiliyor.
Araştırmacı Antonio Jesus Fernandez Romero, B12 vitamininin her iki yöndeki reaksiyonu da destekleyebildiğini ve bu özelliğiyle uygun bir katalizör olduğunu belirtti.
KARBON NANOTÜPLERLE PİLİN İÇİNDE TUTULDU
Deneylerde karşılaşılan önemli sorunlardan biri, B12 vitamininin suda kolayca çözünmesi oldu. Su bazlı elektrolit kullanan pilin içine doğrudan eklenen vitaminin sistemde sabit kalması mümkün değildi.
Bu sorunu aşmak için araştırmacılar, B12 vitaminini tek duvarlı karbon nanotüplere bağladı. Son derece ince karbon yapılarından oluşan nanotüpler, vitaminin pil içerisinde tutulmasını sağlarken kimyasal reaksiyonlara katılmasına da imkan verdi. Araştırmacılar bu yöntemi, amino asitlerin proteinlerde birbirine bağlanma sürecinden esinlenerek geliştirdi.
Prototip, Cordoba Üniversitesindeki Enerji ve Çevre Kimya Enstitüsünün Fiziksel Kimya araştırma grubu tarafından hazırlandı. Çalışmanın yazarlarından Manuel Cano Luna, araştırmalarında doğada bulunan malzemelerin enerji depolama sistemlerinde kullanılabilecek özelliklerini incelediklerini ifade etti.
250 ŞARJ DÖNGÜSÜNÜ TAMAMLADI
Bu çalışma, araştırma grubunun biyolojik bir molekülü katalizör olarak kullandığı üçüncü pil prototipi oldu. Önceki tasarımlarda demir (II) içeren hemoglobin ve demir (III) içeren katalaz kullanılmıştı.
B12 vitaminiyle geliştirilen yeni tasarımın önceki çalışmalardan ayrılan temel özelliği ise yeniden şarj edilebilir olması. Prototip, yapılan testlerde 250'ye kadar şarj ve deşarj döngüsünü tamamladı.
Henüz deneysel aşamada bulunan teknoloji, geliştirilmesi halinde yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen fazla elektriğin depolanmasında kullanılabilir. Çinko-hava pillerinin hafif yapısı, geri dönüştürülebilir çinko kullanması ve yanıcı olmayan su bazlı elektrolitlerle çalışabilmesi de bu alandaki potansiyel avantajları arasında gösteriliyor.
Araştırmacılar, elde edilen sonuçların doğada bulunan moleküllerin daha sürdürülebilir enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlayabileceğini değerlendiriyor.
