Mi az a bioüzemanyag -sejt?

A bioüzemanyag -cella olyan eszköz, amely biológiai anyagokat használ az elektromosság előállításához a redox reakciók révén.Ez ellentétben áll a bioüzemanyagok hagyományos felhasználásával, hogy az anyag égés által biztosított hőből származó villamos energiát generáljon.A bioüzemanyag -sejt -technológia mögött rejlő elv a különféle természetes folyamatok utánozása, amelyeket az élő organizmusokon belüli energia előállítására használnak.Egyes esetekben a baktériumok szerepet játszhatnak ezekben az üzemanyagcellákban.2011 -től a bioüzemanyag -sejtek alternatív energiaforrásként és különféle orvosi és bio -hajtóműveknél mutatnak potenciált.

Az élő organizmusok energiát szereznek a szénhidrátok oxidációjából, amelyeket a növények fotoszintézise generál és az állatok élelmeként fogyaszt.Az enzimek megkönnyítik a reakciókat, amelyekben a szénhidrátokat szén -dioxiddá és vízré alakítják az elektronok eltávolításával, amelyeket azután adenozin -trifoszfát (ATP) molekulákban tárolnak.Egy bioüzemanyag -sejtben a szerves molekulák oxidációjával termelt elektronok;Általában szénhidrátok, mint az élő organizmusokban és mdash;elektromos áram előállításához használják.Az a gondolat, hogy ezeket a biológiai folyamatokat villamosenergia -előállításhoz használják az 1960 -as évek óta, de a gyakorlati, működő bioüzemanyag -sejtek felépítésének korai kísérletei.-Az egyik szakaszban a szénhidrát oxidációja mdash;Például a glükóz mdash;elektronokat biztosít.A másik szakaszban egy redukciós reakció zajlik, amely ezeket az elektronokat használja.A két elektród csatlakoztatásával áramot lehet előállítani az elektródból az oxidációs szakaszban mdash;Az anód mdash;az elektródhoz a redukciós szakaszban mdash;A katód.Az elektronokat kezdetben az oxidáló enzimben tárolják, és a természetes folyamatban kémiailag átkerülnek az ATP -molekulákba.Két lehetséges módszer van az elektronok kinyerésére az enzimből az anódba egy bioüzemanyag -sejtben.Ezt kémiailag vagy más módszerekkel lehet megtenni, például az anód felépítését egy szén nanocsövek hálójából, amelyekre az enzim adszorbeálódik.Ezek a módszerek csökkentett aktivitást eredményeznek az enzimben és az azt követő hatékonyságvesztést, de az írás idején a folyamatban lévő kutatás és a továbbfejlesztett technikák területe kidolgozható.Átutalás (MET).Ez nem szükséges, hogy az enzim érintkezésbe kerüljön az anóddal;Ehelyett az elektronokat egy másik molekulára továbbítják, alacsonyabb redoxpotenciál, amely az anód elektronokat feladja.Ennek a mediátornak nevezett vegyületnek magasabb redoxpotenciállal is kell rendelkeznie, mint az anód.Ez az extra lépés magában foglalja az energia elvesztését, és így az üzemanyagcella a gyakorlatban kevésbé hatékony, mint amennyire elméletileg lehet.A lehetőségek között szerepel a baktériumok használata a mikrobiális üzemanyagcellákban.A vascsökkentő baktériumok, amelyek anaerob körülmények között élnek, különös ígéretet mutatnak, mivel ezek természetesen +3 oxidációs állapotában a vasat +2 oxidációs állapotába csökkentik.A vasaló ezután feladhatja az elektronot az anódon, visszatérve +3 állapotába, és természetes mediátor molekulaként hatással van azáltal, hogy az elektronokat a baktériumokból az anódba továbbítja., ne igényeljen drága katalizátorokat, és használjon közös, olcsó és könnyen megújuló alapanyagokat.A fő hátrányaiA bioüzemanyag -sejtek a hatékonyságuk és az alacsony teljesítményük.2011 -től azonban reménykednek abban, hogy ezeket a problémákat legyőzhetik, és új lehetőségeket nyitnak meg.Ide tartoznak nemcsak az olcsó, tiszta és megújuló energia, hanem a beültetett bioüzemanyag -sejtek kilátásai is, amelyek a test által termelt anyagokra futnak, és az orvostechnikai eszközök, például a pacemakerek táplálására használják.