Yeni tip solar biyo pil: duvar kağıdına benziyor!
Kılavuz
Son zamanlarda, İngiliz araştırmacılar canlı siyanobakteri ve devreleri kağıda bastılar ve tek bir üründe bir güneş biyo-hücresi ve güneş paneli geliştirdiler.
Anahtar kelime
Güneş enerjisi, biyolojik güneş pilleri, biyolojik sensörler
arka fon
Günümüzde, elektronik cihazlar geçmişte katı ve hantal görüntüden kurtuluyor ve yeni bir esneklik, katlanabilirlik, hafiflik ve biyolojik olarak parçalanabilirlik eğilimi gösteriyor. Ancak, hayati bir elektronik cihaz olarak enerji besleme sistemi de bu yeni trendi takip ediyor.
Bunlar arasında biyoyakıt hücreleri çok temsilidir. Yazarın bir zamanlar Binghamton Üniversitesi'nde elektrik ve bilgisayar bilimi profesörü olan Seokheun Choi tarafından geliştirilen biyo-pil sistemini tanıttığını belirtmekte fayda var:
-
Origami ok gibi bir mikrobiyal yakıt hücresi, birkaç damla kirli su içindeki bakteriler üzerinde çalışabilir. Bu pilin düşük maliyetli olma avantajı vardır ve tek kullanımlık kağıt bazlı biyosensörlere güç sağlayabilir.
(Resim kaynağı: Binghamton Üniversitesi)
-
Bakteriler tarafından desteklenen kağıt bazlı biyoyakıt hücreleri, yalnızca biyosensörlere güç sağlamakla kalmayıp aynı zamanda çevreyi de saflaştıran basit, düşük maliyetli bir güç kaynağı yöntemini temsil eder, çünkü mikroorganizmalar kirleticileri ayrıştırabilir.
(Resim kaynağı: Binghamton Üniversitesi)
Yenilikçilik
Bugün tanıtacağımız teknoloji, bir güneş biyoseli olan biyoyakıt hücresine biraz benziyor. Öncelikle, dikkatimizi özel bir mikroorganizmaya çevirelim: siyanobakteriler. Yeryüzünde milyarlarca yıldır var olan siyanobakteriler, fotosentez yapabilen bir tür mikroorganizmalardır. Siyanobakterilerin, dünya atmosferindeki oksijen zenginleşmesinin ana nedeni olduğuna inanılıyor.
Son zamanlarda, bilimsel bir araştırma ekibi, mürekkep püskürtmeli bir yazıcı aracılığıyla iletken karbon nanotüpler üzerine hassas desenler basmak için mürekkep olarak siyanobakterilerin kullanıldığını gösterdi. Bu desenler kağıda da basılabilir. Ekip ayrıca, baskı sürecinden kurtulan siyanobakterilerin fotosentez yapabildiğini gösterdi, bu nedenle 100 saatlik bir süre boyunca araştırmacılar az miktarda elektrik toplayabilecekler.
(Resim kaynağı: Imperial College London)
Bu şekilde tasarlanan biyo-güneş paneli, iPad'e kabaca benzer boyuttadır ve basit bir dijital saate güç verebilir.Başka bir deneyde, küçük bir LED ampuldü.
teknoloji
Güneş biyo-hücreleri, araştırmaları, mikrobiyal fotovoltaik (BPV) olarak da bilinen, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları tarafından geliştirilen yeni bir yenilenebilir enerji teknolojisi türüne ilerletir. Siyanobakterilerin ve diğer alglerin, ışık enerjisini elektron kaynağı olarak suyu kullanan elektrik akımına dönüştürmek için biyolojik fotosentez kullandığını gösteriyor.
(Resim kaynağı: Imperial College London)
Siyanobakteriler gibi mikroorganizmalardan enerji toplamak için BPV teknolojisini kullanmanın avantajlarından biri, güneş ışığında az miktarda elektrik üretebilmeleri ve karanlıkta bile ışıkta üretilen moleküller aracılığıyla elektrik üretmeye devam edebilmeleridir. .
Bilim adamları, BPV'yi daha önce geliştirirken, özellikle yüksek üretim maliyeti, düşük çıktı gücü ve kısa ömür gibi bazı sınırlayıcı faktörlerle karşı karşıya kalmışlardır. Tüm bu eksiklikler, bilim insanlarının bu teknolojinin ölçeğini endüstriyel bir düzeye genişletmesini engelliyor.
Ekip, çözümlerinin BPV'yi oluşturmak için hazır inkjet yazıcıları kullandığını, bu teknolojinin kolay ölçeklenebilirliğini gösterdiğini ve daha geniş uygulamaların önünü açtığını söyledi.
değer
Imperial College London, Cambridge Üniversitesi ve Central Saint Martins Sanat ve Tasarım Koleji'nden araştırmacılar, çığır açan araştırma ilerlemelerinin kağıttan ve basılı fotosentetik bakterilerden yapılmış yeni elektrikli cihazlar getireceğini söylediler. Bu cihazlar şunları içerir: diyabetik hastaları izlemek için kağıt bazlı sensörlere entegre edilebilen tek kullanımlık güç kaynakları; aslında evde hava kalitesini izlemek için sensörler olan duvar kağıdı gibi cihazlar.
Imperial College London'dan Kimya Mühendisliği alanında doktora yapan ve makalenin ortak yazarlarından biri olan Marin Sawa şunları söyledi:
"Bu teknolojinin çevredeki sensörler gibi bir dizi uygulamayı getireceğini düşünüyoruz. Evdeki hava kalitesini izleyebilen duvar kağıdı gibi tek kullanımlık kağıt tabanlı bir çevre sensörü hayal edelim. Yapıldığında, bunu yapabilir Çevre üzerinde herhangi bir etki olmaksızın, biyolojik bozunma için yıkılır ve bahçeye atılır. "
Londra Imperial College Yaşam Bilimleri Bölümü'nden Ph.D. ve araştırmanın ortak yazarlarından biri olan Andrea Fantuzzi şunları söyledi:
"Kağıt bazlı BPV'ler, büyük ölçekli elektrik üretimi için geleneksel güneş enerjisi teknolojisinin yerini alması değil, hem tek kullanımlık hem de biyolojik olarak parçalanabilen güç kaynakları oluşturması anlamına geliyor. Düşük güç çıkışları, daha az talep için daha uygun oldukları anlamına geliyor Ve çevresel algı ve biyosensörler gibi sınırlı enerji cihazları ve uygulamaları. "
Araştırmacılar, BPV'nin tamamen kağıttan yapılmış yeni sensörler için kullanılabileceğini söyledi, bu da daha ucuz, daha uygun maliyetli ve kaynaklar ve çevre üzerinde daha az etkiye sahip oldukları anlamına geliyor. BPV'nin bir başka uygulama örneği de tıp endüstrisidir. Dr. Andrea Fantuzzi şunları söyledi:
"Kağıt bazlı BPV, basılı elektronik ve biyosensör teknolojisini entegre ediyor ve diyabetik hastalarda kan şekeri seviyeleri gibi sağlık göstergelerini izlemek için kullanılabilen tek kullanımlık kağıt bazlı sensörler çağını başlatacak. Ölçüm tamamlandığında, cihaz çevresel etkiyi geçebilir. Dahası, bu çözümün, sınırlı tıbbi bütçeye ve kaynaklara sahip gelişmekte olan ülkelerde uygulanmasının yolunu açacak çok düşük bir maliyet etkisi yaratması bekleniyor. "
gelecek
Şu anda, kağıt bazlı BPV ünitesi sadece bir avuç içi boyutundadır. Bir sonraki adımda ekip, daha geniş bir alandaki güç çıkışını değerlendirmek için konsept kanıtı tasarımını A4 kağıt boyutuna genişletecek. Makalenin ortak yazarlarından Cambridge Üniversitesi Biyokimya Bölümü'nde profesör olan Christopher Howe şunları ekledi:
"Bu, çok heyecan verici bir konsept kanıtı. Şimdi zorluk, paneli daha güçlü, dayanıklı ve sağlam kılmak."
Referans
[1]
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
