Co je to buňka biopaliv?

Biofuel buňka je zařízení, které používá biologické materiály k výrobě elektřiny přímým způsobem prostřednictvím redoxních reakcí.To kontrastuje s konvenčním používáním biopaliv pro výrobu elektřiny z tepla poskytovaného spalováním materiálu.Principem technologie biopaliv je napodobovat různé přírodní procesy, které se používají k produkci energie v živých organismech.V některých případech mohou bakterie hrát roli v těchto palivových článcích.Od roku 2011 vykazují biopalivové buňky potenciál jako alternativní zdroj energie a v různých lékařských a bioinženýrských aplikacích.Enzymy usnadňují reakce, ve kterých jsou uhlohydráty přeměněny na oxid uhličitý a vodu odstraněním elektronů, které jsou poté uloženy v molekulách adenosin triphosfátu (ATP).V buňce biopaliv, elektrony produkované oxidací organických molekul mdash;obvykle uhlohydráty, jako v živých organismech a mdash;se používají ke generování elektrického proudu.Myšlenka použití těchto biologických procesů k výrobě elektřiny existuje již od šedesátých let, ale včasné pokusy o vytvoření praktické, pracující potíže s biopaliv..V jedné části oxidace uhlohydrátů mdash;Například glukóza mdash;Poskytuje elektrony.V druhé části dochází k redukční reakci, která používá tyto elektrony.Připojením těchto dvou elektrod může být proud vyroben z elektrody v oxidační sekci mdash;anoda mdash;do elektrody v sekci redukce mdash;Katoda.

Jedním z největších praktických problémů, které brání vývoji buněk biopaliv, bylo nalezení účinného způsobu, jak dostat elektrony uvolněné z uhlohydrátů do anody.Elektrony jsou zpočátku uloženy v oxidačním enzymu a v přirozeném procesu by byly chemicky přeneseny do molekul ATP.Existují dvě možné metody extrahování elektronů z enzymu do anody v buňce biopaliva.

V metodě přímého přenosu elektronů (det) musí být enzym spojen na anodu.To lze provést chemicky nebo jinými metodami, jako je konstrukce anody z síťoviny uhlíkových nanotrubic, na které je enzym adsorbován.Tyto metody mají za následek sníženou aktivitu v enzymu a následné ztrátě účinnosti, ale v době psaní může být vyvinuta oblast probíhajícího výzkumu a vylepšených technik.Přenos (Met).To nevyžaduje, aby byl enzym v kontaktu s anodou;Místo toho jsou elektrony předávány do jiné molekuly s nižším redoxním potenciálem, který se pak vzdává elektronů anodě.Tato sloučenina, známá jako mediátor, musí mít také vyšší redoxní potenciál než anoda.Tento další krok zahrnuje ztrátu energie, a proto je palivový článek v praxi méně efektivní, než by mohl být teoreticky.Mezi možnosti patří použití bakterií v mikrobiálních palivových článcích.Bakterie snižující železo, které žijí v anaerobních podmínkách, vykazují zvláštní slib, protože přirozeně snižují železo v jeho oxidačním stavu +3 na jeho oxidační stav +2.Železo se pak může vzdát elektronu v anodě, vrátit se do svého +3 stavu a působit jako molekula přirozeného mediátoru přenosem elektronů z bakterií do anody., nevyžadujte drahé katalyzátory a nepoužívejte běžné, levné a snadno obnovitelné suroviny.Hlavní nevýhodyBiopalinové buňky jsou jejich neefektivnost a nízký výkon.Od roku 2011 však existují naděje, že tyto problémy lze překonat a otevřít novou řadu možností.Patří sem nejen levná, čistá a obnovitelná energie, ale také vyhlídky na implantované buňky biopaliv, běžící na látkách produkovaných tělem, které se používají k napájení zdravotnických prostředků, jako jsou kardiostimulátoři.