Hemoglobinle çalışan "Kan Pili" daha iyi bir pil arayışına çözüm olabilir
Bilim insanları, kan kullanan bir pil üretmeyi başararak daha iyi bir pil arayışında fark yaratabilecek dev bir adıma imza attı.
İspanya’daki Córdoba Üniversitesi bilim insanları, bir bataryaya kırmızı kan hücrelerinin temel bileşeni olan hemoglobini dahil ederek 20 ila 30 gün boyunca çalışmaya devam eden bir prototip oluşturmayı başardılar.
Çinko-hava piller, şu anda dizüstü bilgisayarlardan elektrikli araçlara kadar her şeyde kullanılan lityum iyon pillere karşı sahip olduğumuz en sürdürülebilir alternatiflerden biri ve oksijen indirgeme reaksiyonu adı verilen kimyasal bir reaksiyonla çalışırlar. Bataryaya hava çekildikçe, katotta (pozitif uç) oksijen suya indirgenir ve anotta (negatif uç) çinkoyu oksitleyen elektrotlar serbest bırakılır.
Bu reaksiyonun devam etmesini sağlamak için bazı çok spesifik özelliklere sahip iyi bir katalizörlerin kullanılması gerekiyor ve araştırmacılar, bu özelliklerin hemoglobinde de bulunduğunu fark etti. Kıdemli yazar Manuel Cano Luna yaptığı açıklamada, “Oksijen azaltma reaksiyonunda iyi bir katalizör olmak için, katalizörün iki özelliğe sahip olması gerekir: Oksijen moleküllerini hızlı bir şekilde absorbe etmesi ve nispeten kolay bir şekilde su molekülleri oluşturması gerekir” dedi ve ekledi: “Ve hemoglobin bu gereksinimleri karşılıyor.”
Hemoglobin, kırmızı kan hücrelerine hem karakteristik kırmızı rengini hem de oksijen taşıma yeteneğini veren proteindir. Vücudumuzun varlığını sürdürebilmesi açısından kritik bir öneme sahip olan bu maddenin bataryalarda da oldukça etkileyici bir performansı olduğu bulundu ve yalnızca 0,165 miligram hemoglobin, bir bataryayı 20-30 gün boyunca çalışır bir şekilde tutabildi.
Araştırmacılar, bu pillerin kalp pili gibi vücuda yerleştirilen cihazlarda kullanılması durumunda bunun gibi biyouyumlu bir katalizör kullanmanın önemli olabileceğini söylüyor. Bu piller, kanın pH’ına çok benzeyen pH 7,4’te çalışır. Hemoglobin analogları birçok memelide mevcut olduğundan dolayı, bu tekniğin kullanımı insanlar dışındaki canlılara da yayılabilir.
Ancak bu tekniğin mükemmelleştirilmesi için daha fazla çalışma yapılması gerekiyor. Şu anda en büyük sorun, prototipin yeniden şarj edilemiyor olması. Bu nedenle ekip, suyu tekrar oksijene dönüştürebilecek ve reaksiyon döngüsünü baştan başlatabilecek bir protein arıyor. Ayrıca bu pillerin oksijene ihtiyaç duyması da başka bir sınırlamadır ve bu tür pillerin uzaydaki uygulamalarda kullanılamayacağı anlamına gelir.
Enerji depolama, insanlığın daha sürdürülebilir bir geleceğe doğru ilerleme arayışında en büyük engellerden biri olmaya devam ediyor. Piller her geçen gün gelişiyor ve lityum-iyon piller şüphesiz bu hikayenin önemli bir parçası olsa da, yeterli miktarda lityum madenciliği ve bunların ürettiği atıklarla ilgili sorunlar, başka seçeneklere de ihtiyaç duyulması anlamına geliyor. Biyouyumlu hemoglobin bazlı piller, aranan çözümlerden biri olabilir.
Çalışma Energy & Fuels dergisinde yayınlandı.