3D Baskılı Biyobozunur Pil
Fotoğraf : Biyobozunur pil 3D yazıcıdan birbiri ardına akan 4 katmandan oluşur.Bütün bu katmanlar daha sonra elektrolit merkezde olacak şekilde bir sandviç gibi katlanır.
Pildeki büyük değişim için üretilen cihaz oldukça küçük görünüyor : Bu cihaz Empa laboratuvarlarında bulunan, değişikliğe uğramış , piyasada satılan 3D yazıcıdır. Fakat asıl inovasyon bu yazıcının bir yüzeye dağıtabileceği jelatinimsi mürekkeplerin formülünde yatıyor. Söz konusu bu karışım selüloz nanofiberleri ve selüloz nanokristalleri , siyah karbonu , grafiti ve aktif karbonu içeriyor. Araştırmacılar tüm bu maddeleri sıvılaştırabilmek için gliserin , su ve iki farklı alkol türü kullanıyor. Ayrıca iyonik iletkenlik sağlaması için bir miktar da sofra tuzu kullanılıyor.
Dört Katmanlı Sandviç
Bu bileşenlerle çalışan bir süper kapasitör oluşturmak için birbiri ardına akan 4 katmana ihtiyaç vardır : Esnek bir alt tabaka , iletken bir katman , elektrot ve son olarak da elektrolit. Bütün bu katmanlar daha sonra elektrolit merkezde olacak şekilde bir sandviç gibi katlanır.
Ortaya çıkan şey ekolojik bir mucizedir. Laboratuvardaki bu mini kapasitör elektriği saatlerce depolayabilir ve küçük bir dijital saati bile çalıştırabilir. Donma sıcaklıklarında bile binlerce şarj ve deşarj döngüsüne ve yıllarca depolamaya dayanabilir. Ayrıca basınca ve darbeye karşı da dayanıklıdır.
Biyobozunur Güç Kaynağı
Hepsinden iyisi ise , artık ihtiyacınız olmadığında pili kompostun içine atabilir veya basitce doğada bırakabilirsiniz. 2 ay sonra , kapasitör parçalanacak ve yalnızca birkaç görünür karbon parçacığı bırakacaktır. Bu olay araştırmacılar tarafından da daha önceden denendi. Empa’nın Selüloz ve Ahşap Malzemeler laboratuvarında çalışan Xavier Aeby ‘Kulağa çok basit gibi gelse de hiç kolay değildi.’ dedi. Tüm bileşenler yazıcıdan güvenilir bir şekilde akana ve kapasitör çalışana kadar ayrıca tüm parametreler doğru olana kadar uzun bir test serisi yapıldı. Aeby ‘Araştırmacılar olarak bu pili sadece çalıştırmak istemiyoruz aynı zamanda malzemelerimiz içinde neler olduğunu anlamak istiyoruz.’ dedi.
Aeby danışmanı Gustav Nyström ile birlikte biyolojik olarak parçalanabilen bir elektrik depolama cihazı konseptini geliştirdi ve uyguladı. Doktorası için Empa’ya gelen Aeby EPFL’de mikrosistem mühendisliği okudu. Nyström ve onun ekibi bir süredir nanoselüloz bazlı fonksiyonel jelleri araştırmaktaydı. Bu malzeme yalnızca çevre dostu ve yenilenebilir bir hammadde değil aynı zamanda kimyasal yapısı sayesinde çok yönlüdür. Nyström ‘Biyonozunur bir elektrik depolama sistemi projesine uzun zamandır kalpten inanıyordum.’ dedi. ‘Basılı Kağıt Piller’ projemiz ile Empa iç fonuna başvurduk ve bu fonla faaliyetlerimize başlayabildik. İlk hedefimize ulaştık.’
Nystörm ve Aeby, süper kapasitörlerin yakında Nesnelerin İnterneti için önemli bir bileşen haline gelebileceğini düşünüyorlar. ‘Gelecekte, bu tür kapasitörler elektromanyetik alan kullanarak kısaca şarj edilebilir , sonrasında saatlerce bir sensör veya mikro iletici için güç sağlayabilirler.’ Örneğin nakliye sırasında tek tek paketlerin içeriğini kontrol etmek için kullanılabilir. Güç sensörleri çevre denetiminde ve tarımda da düşünülebilir, doğada bozulmaya bırakılabileceği için bu pilleri tekrar toplamaya gerek yoktur.
Elektronik mikro cihazların sayısı, şu anda hastanın bulunduğu yerin yanında uygulanabilen, elde taşınabilen hasta başı testlerinde diğer bir ismiyle bakım noktası testlerinde de çok daha yaygın bir şekilde kullanılması nedeniyle de artacaktır.Yatak başında kullanıma yönelik küçük test cihazları veya şeker hastaları için kendi kendini test eden cihazlar bunlardan bazılarıdır. Gustav Nyström, “Tek kullanımlık bir selüloz kapasitör de bu uygulamalar için çok uygun olabilir” dedi.
Fotoğraf : Toprağa gömüldükten iki ay sonra , kapasitör parçalanacak ve yalnızca birkaç görünür karbon parçacığı bırakacaktır.
Kaynak: phys.org
