Yakıt Hücrelerindeki Güç Verimliliğini Arttırmak için Gümüş ve Bakteri İş Birliği
California Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) mühendisleri ve kimyagerlerinden oluşan ekip, elektrik akımını üreten bir teknoloji olan, atık sudaki organik maddelerden elektronları çıkarmak için doğal bakteriden yararlanan mikrobiyal yakıt hücrelerinin gelişimine yönelik büyük bir adım attı. Buluşun detayları Science’da yayımlandı.
Çalışmanın yazarlarından UCLA Samueli Mühendislik Fakültesi Malzeme Bilimleri ve Mühendisliği Başkanı Profesör Yu Huang, “Yaşayan enerji kurtarma sistemleri atık suda bulunan bakterilerden yararlanarak ardı ardına çevreci sürdürülebilirlik çabaları teklif ediyor. Bakterinin doğal popülasyonları zararlı kimyasal bileşikleri parçalayarak yeraltı sularını arındırmaya yardım ediyor. Şimdi, bizim çalışmamız ayrıca bu prosesten yenilenebilir enerjiyi kullanmak için pratik bir yol gösteriyor.” dedi.
Araştırma ekibi enerji üretebilme yeterlilikleri için üzerinde detaylı bir şekilde çalışılan Shewanella türü bakteriye odaklandı. Bu bakteri türü toprak, atık su ve deniz suyu dahil olmak üzere oksijen seviyesi ne olursa olsun her türlü çevre şartlarında yaşayabilir ve büyüyebilir.
Shewanella türleri metabolik prosesinin yan ürünü olan elektronlar ile birlikte doğal organik atık maddeleri daha küçük moleküllere kolayca parçalayabilir. Bakteriler elektrotların üzerindeki filmler olarak büyüdüğünde elektrik üretmek için bir mikrobiyal yakıt hücresi oluşturan bazı elektronlar yakalanabilir.
Ancak Shewanella oneidensis tarafından güçlendirilen mikrobiyal enerji hücreleri öncesinde endüstriyel ölçekte kullanılabilecek bir teknolojiyi oluşturmak için bakteriden yeterli akımı yakalayamıyordu. Yeterli elektrik akımını ve gücü sağlamak için birkaç elektron bakteri membranlarından kaçmak için yeterli hızda hareket edebilir ve elektrotlara giriş yapabilirdi.
Bu sorunu çözmek için araştırmacılar bir çeşit grafen oksit bileşimi olan elektrotlara gümüş nanopartiküllerini ekledi. Nanopartiküller gümüş iyonlarını serbest bıraktı böylece bakteri metabolik proseslerinden üretilen elektronları kullanarak gümüş nanopartiküllerini indirgedi ve kendi hücrelerine dahil etti. Bakterinin içerisinde gümüş partikülleri mikroskobik ileti kabloları gibi davranarak bakteriden üretilen daha çok elektronu yakaladı.
Çalışmanın yazarlarından Kimya ve Biyokimya Profesörü Xiangfeng Duan, “Gümüş nanopartiküllerini bakteriye eklemek elektronlar için sanki belirlenmiş bir kısa yolu yarattı. Bu durum bize daha hızlı ve daha fazla elektronu çıkarma imkanı sağladı. ” dedi.
Daha fazla gelişen elektron transfer etkinliği ile birlikte gümüş eklenmiş Shewanella filmi, metabolik elektronlarının yüzde 80′ inden daha fazlası harici devreye girerek her santimetre karede 0,66 miliwatt’lık bir güç üretti. Önceki mikrobiyal bazlı hücre yakıtlarına kıyasla iki katı daha iyi bir sonuç aldı.
Naval Araştırma Ofisi tarafından desteklenen, Gümüş-Shewanella hibrit bakteri tarafından güçlendirilen yakıt hücreleri, arttırılan akım ve geliştirilen verimlilikleri ile birlikte pratikteki kullanımında etkili enerji sonuçları için zemin hazırlayabilir.
Kaynak : phys.org
