סוללה היא מכשיר חשמלי המשמש לשינוי האנרגיה הכימית לאנרגיה חשמלית. הסוללות מסווגות לסוגים שונים בהתבסס על היישום, ואלה משמשות בכמה מכשירים חשמליים וגם אלקטרוניים. An סוללה חשמלית כולל כימיקלים מסוימים כמו תרכובות כספית, עופרת וכו 'והעופרת של סוללה מסוכנת מאוד באופייה ואינה ידידותית לסביבה. מלבד אלה, קיים סיכוי לדליפה כימית כמו גם לפיצוץ הסוללה במקרים מסוימים. כדי להתגבר על בעיה זו המציאו חוקרים ביו-סוללה שהפחיתה את ההשפעה של כימיקלים אלה ומפחיתה את הפגיעה בסביבה מה שמעניק יתרון גדול לבני האדם.
מהי ביו-סוללה?
סוללת ביו היא מכשיר לאחסון אנרגיה חשמלית המשמש בכמה יישומים. ניתן להפעיל סוללה זו בעזרת תרכובות אורגניות הקיימות בצורת גלוקוז המשמשות בגופי האדם.
בתהליך העיכול של גוף האדם, כאשר אנזימים מתפרקים אלקטרוני הגלוקוז, כמו גם פרוטונים, משתחררים. כך על ידי שימוש באנזימים לפירוק הגלוקוז, סוללות אלו יקבלו אנרגיה מגלוקוז ישירות. ואז סוללות אלה יאחסנו את האנרגיה למטרה העתידית.
רעיון זה כמעט זהה לאופן שבו צמחים ובעלי חיים מקבלים אנרגיה. למרות שהסוללות הללו עדיין נבדקות לפני שנמכרות. ישנם חוקרים רבים וגם מהנדסים פועלים לפיתוח עתידי של סוללות אלה.
ביו סוללה
בניית סוללות ביו
בניית הסוללה הביולוגית יכולה להיעשות על ידי שימוש בארבעה רכיבים כגון אנודה, קתודה, אלקטרוליט ומפריד.
כל ארבעת המרכיבים הללו מצופים זה בזה כך שהם נערמים במשותף. בדומה לסוללות אחרות, בסוללות אלה האנודה טעונה שלילית כמו גם הקתודה טעונה באופן חיובי. ההבדל העיקרי בין האנודה לקתודה מאפשר זרימה של אלקטרונים בתוכם וממנה. בבניית סוללות ביולוגיות, מסוף האנודה ממוקם בחלק העליון של הסוללה ואילו מסוף הקתודה ממוקם בתחתית הסוללה. בין שני המסופים הללו מוצב אלקטרוליט הכולל מפריד.
כאן, המפריד ממלא תפקיד מפתח על ידי הפרדת האנודה ומסופי הקתודה זה מזה, דבר שיכול להוביל להימנע מקצר, אחרת הסוללה כולה תפגע. במערכת זו, החשמל ייווצר על ידי זרימת אלקטרונים וגם פרוטונים. מכיוון שמקור האנרגיה העיקרי של סוללת הביו הוא גלוקוז ולכן הוא דורש הרבה גלוקוז לייצור החשמל. בסוללת הביו ניתן לבצע את פירוק הגלוקוז באותו כלל בזמן שהוא מתפרק לחתיכות קטנות בגוף בני האדם.
עקרון עבודה של סוללה ביו
העבודה של סוללת הביו מוצגת מתחת לתרשים. מערכת זו משתמשת בזרימת אלקטרונים וכן בפרוטונים לייצור חשמל. תנועת הפרוטון יכולה להתרחש עקב הכוח הנע המכונה זרם. זרימת האלקטרונים יכולה להיות מאנודה לקתודה ואילו זרימת הזרם יכולה להיות מקתודה לאנודה. להלן נדון בפעולת העבודה של סוללת הביו.
- באיור לעיל, גלוקוז משמש בצד האנודה ואילו אנזים משמש בצד הקתודה
- גלוקוז מתפרק לאלקטרונים ופרוטונים
- ניתן להזרים את זרימת הפרוטונים לצד הקתודה דרך מפריד ואת אלקטרוני הזרימה ניתן לנסוע לצד הקתודה באמצעות מתווך.
- אנזימים משמשים בצד הקתודה המייצר מים על ידי שני הפרוטונים, כמו גם אלקטרונים הנעים מצד האנודה. כאן משתמשים בתגובה של הפחתת חמצן כאן.
- התגובות הנ'ל ייצרו אלקטרונים כמו גם פרוטונים במערכת. לבסוף תיווצר אנרגיה חשמלית.
דיו סוללה עובדת
סוגי סוללות ביו
מצברים ביולוגיים מסווגים למספר סוגים כמו סוללה אנזימטית, סוללת ביו מיקרוביאלית, סוללות ביו מבוססות נוזלים בגוף, סוללות ביו מבוססות תאית וכו '.
1) סוללה ביו אנזימטית: בסוג סוללה זה משתמשים בחומרים ביוכימיים (אנזימים) לצורך פירוק מצע.
2) סוללה ביו מיקרוביאלית: בסוללה מסוג זה משתמשים במיקרואורגניזמים כגון Escherichia coli, חיידקים חשמליים, לפירוק המצע.
היתרונות של ביו-סוללה
- סוללות ביולוגיות מהירות בהרבה בטעינת המכשירים בגלל הפעולה המהירה של האנזימים בהשוואה לסוללות אחרות.
- סוללות ביו אינן דורשות חיצוניות ספק כוח בגלל אספקה מתמדת של גלוקוז או סוכר.
- סוללות ביו זמינות בצפיפות אנרגיה גבוהה וניתן להשתמש בהן בקלות בטמפרטורת החדר.
- הסוללות הביולוגיות אינן מזהמות לחלוטין, מתחדשות וגם ידידותיות לסביבה.
- מצברים ביולוגיים בטוחים מאוד לשימוש ללא דליפה ופיצוצים כמו סוללות כימיות.
חסרונות ביו-סוללה
- ה סוללות ביו לשמר פחות אנרגיה בהשוואה לסוללות חשמל מבוססות ליתיום.
- לא ניתן להשתמש בסוללות אלה לטווח ארוך כמו גם לאחסון
יישומים של סוללה ביו
ה יישומים של סוללת ביו כלול את הבאים.
- משתמשים בסוללות ביו בשתלים רפואיים כמו קוצבי לב, משאבות אינסולין וכו '.
- זה יכול לשמש כמטען למכשירים אלקטרוניים כמו טלפונים סלולריים, כרטיסיות, בנקים חשמליים וכו '.
- ניתן להשתמש בסוללות ביו לצעצועים כמו גם על כרטיסי הברכה
- סוללות ביו משמשות בתחום ההגנה במכשירי החישה מרחוק, מכשירי ריגול , כמו גם מעקב.
לפיכך, הכל על בניית סוללות ביו, עבודה, יתרונות וחסרונות של סוללת ביו ויישומיו. בימים האחרונים, ייצור הסוללות הללו כמו גם המחקר הוגדלו בגלל תכונות רבות כמו ידידותיות לסביבה והן לא השתמשו במתכות או בכימיקלים מסוכנים. הנה שאלה עבורך, איך מכינים ביו-סוללה?
