TU Graz’da ERC bursundan yararlanan Stefan Freunberger, sulu olmayan pillerdeki yaşlanma sürecini araştırmaktadır.

Hücrelerdeki yaşlanmanın temel nedeninin aktif oksijen molekülü yani tekli oksijen olduğu biyolojide uzun süredir bilinmektedir. Buna karşın doğa, serbest radikal olan süperoksidi yok etmek için süperoksit dismutaz adı verilen bir enzim kullanmaktadır. Süperoksitler tekli oksijen kaynağı olarak, enerji üretimi için hücre solunumu sırasında ve başlangıç safhasında oluşmaktadır. Bir çalışmada ise pil sistemlerindeki oksijen kimyasının şaşırtıcı benzerlikleri tesadüfen keşfedilmiştir.

Stefan Freunberger oksijen pilleri gibi sulu olmayan pillerde, diğer bir deyişle, oksijenin lityum, sodyum, magnezyum ile reaksiyona girdiği, böylelikle enerjiyi serbest bıraktığı pil sistemleri için yaşlanma süreçlerini araştırmaktadır. Bu yeni nesil pillerin enerji yoğunluğu günümüzdeki lityum-iyon pillerinden çok daha yüksek olmasına rağmen hızlı yaşlanmaları hala onları kullanışsız kılmaktadır. Freunberger “Daha önceden de belirttiğim gibi, süperoksidin pillerin yaşlanmasının tek nedeni olamayacağını uzun zamandan beri farkındaydım. Tekli oksijenin çok reaktif olduğu oldukça iyi bilinmektedir. Fakat pillerin içerisinde bulunduğunu tespit etmek için herhangi bir yöntem geliştirilemediğinden kimse pillerin içerisinde bulunup bulunmadığını kontrol edememişti.” şeklinde açıklıyor. Nature Energy’nin güncel sayısında Freunberger geliştirilen tespit yöntemlerini anlatıyor ve tekli oksijenin, sulu olmayan oksijen pillerindeki yaşlanmanın temel nedeni olduğunu gösteriyor.

Piller için enzim işlevi

Stefan Freunberger “Araştırma açısından bakıldığında, bu tam bir altın madenidir. Genellikle pil kimyası için geçerli olan ve oksijenin bulunduğu tüm elektrokimyasal aktivitelerde, tekli oksijenin önemli olduğunu göstermektedir. Tekli oksijeni algılamak için kullanılan yöntemler diğer alanlarda da uygulanabilir. ” dedi.

Problemin tanımlanması ve metodolojisinin geliştirilmesi üzerine, Nature Energy’deki makale, depolama hücresinin kendisini reaktif oksijen türlerinden nasıl koruyabileceğine yönelik bir ilk yaklaşımı da sunmaktadır. Freunberger  “Esas itibariyle pilin süperoksit dismutaz enziminin fonksiyonuna ihtiyacı bulunmaktadır. Bu fonksiyonu yerine getirebilecek bir molekül sınıfı tespit ettik. “Enzim”i pil sistemi içerisine almanın uygun bir yolu olarak ya enzim elektrolitin içinden geçirilmeli ya da elektrolitin içinde eriyen bir katkı maddesi vasıtasıyla pilin içerisine geçirilmelidir. Bu bir başlangıç yaklaşımıdır ancak kesinlikle en uygun yol değildir. İttiğimiz bu büyük kapının ardında yapılacak daha çok iş var.” dedi.

Kaynak : sciencedaily.com