افزايش توان پيل‌هاي سوختي بدون غشاء
دانشمندان در انگليس پيل سوختي هيدروژني طراحي کرده‌اند که از نانولوله‌ها براي افزايش مقدار الکتروکاتاليست متصل به الکترودها استفاده مي‌کند. آنها مي‌گويند که اين طراحي در مقايسه با طراحي‌هاي موجود منجر به بهبود چند ده برابري چگالي توان مي‌شود.
پيل‌هاي خورشيدي هيدروژني بدون غشاء مبتني بر الکتروکاتاليست‌هاي آنزيمي يک منبع پاک و بادوام انرژي ارائه مي‌کنند. اين پيل‌هاي سوختي برخلاف پيل‌هاي سوختي هيدروژني مرسوم، بواسطه ويژه بودن سايت‌هاي فعال آنزيمي، با خوراک مخلوطي از هيدروژن و اکسيدکننده کار مي‌کنند؛ بطوريکه به انتقال پروتون در سرتاسر يک غشاء نياز ندارند. با اين حال اين پيل‌هاي سوختي بسته به عملکرد الکتروکاتاليست‌ها و آنزيم‌هايشان حجيم هستند که خروجي توان را محدود مي‌کند.
|
|
| http://pnu-club.com/imported/2012/08/507.jpg |
| در اين پيل سوختي از دو آنزيم بعنوان الکتروکاتاليست‌ها روي الکترودهاي اصلاح شده ويژه استفاده مي‌شود؛ هيدوژناس مقاوم- اکسيژن براي آند و اکسيداز بيليروبين براي کاتد. |
|
ساداگوپان کريشنان و فراسر آرمسترانگ از دانشگاه آکسفورد در تلاش براي بهبود چگالي توان اين پيل‌هاي سوختي، نانولوله‌هاي کربني را به الکترودهاي گرافيتي متصل کردند. آنها سپس با استفاده از اسيد 1- پيرين بوتيريک اين نانولوله‌هاي کربني را با دو آنزيم مختلف (هيدروژناس - 1 در آند و اکسيداز بيليروبين در کاتد) اصلاح کردند. اين ترتيب سه بعدي مقدار آنزيم متصل به الکترود را به شدت افزايش مي‌دهد. آرمسترانگ توضيح مي‌دهد که افزايش مقدار آنزيم متصل به الکترود منجر به توان بزرگ‌تر مي‌شود.
عملکرد اين پيل سوختي که بوسيله احياي اکسيژن (4 درصد) محدود مي‌شود، در مقايسه با عملکرد پيل‌هاي مشابهي که در آنها آنزيم‌ها بطور مرسوم جذب گرافيت مي‌شوند، يک بهبود چند ده برابري نشان مي‌دهد.
قبل از اينکه اين نوع پيل‌هاي سوختي کاربرد عملي پيدا کنند، نياز است که بر بعضي از مشکل‌هاي آنها غلبه کرد. براي مثال پايداري طولاني مدت آنها را بهبود داد، و توان اين پيل را با حفظ اندازه آن افزايش داد. اما آرمسترانگ اميد دارد که به تدريج بتوان در افزاره‌هايي که نياز به توان بالا ندارند، کاربردي براي آنها پيدا کرد.
يي – هنگ پرسيوال زانگ، يک متخصص زيستي در ويرجينيا تک شرح مي‌دهد که اين کار يک مثال زيبا از يک پيل سوختي آنزيمي است. او اضافه مي‌کند که اين منبع توان ريز با خروجي توان نسبتا بالا را مي‌توان براي توان دادن افزاره‌هاي الکترونيکي کوچک استفاده کرد.
اين محققان جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي Chem. Sci. منتشر کرده‌اند. |
