Bio-aku ülevaade - tööpõhimõte, tüübid ja rakendused

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Aku on elektriseade, mida kasutatakse keemilise energia muutmiseks elektrienergiaks. Patareid liigitatakse rakenduse põhjal erinevat tüüpi ja neid kasutatakse mitmetes elektrilistes kui ka elektroonilistes seadmetes. An elektriaku sisaldab teatud kemikaale nagu elavhõbeda, plii jne ühendid ja aku plii on oma olemuselt äärmiselt ohtlik ega ole keskkonnasõbralik. Peale nende võib teatud juhtudel esineda kemikaalide lekkeid ja aku plahvatust. Selle probleemi lahendamiseks on teadlased välja mõelnud bioakude, mis vähendavad nende kemikaalide mõju ja vähendavad keskkonnale tekitatavat kahju, mis annab inimestele suure eelise.

Mis on biopatarei?

Bio aku on elektrienergia salvestusseade, mida kasutatakse mitmes rakenduses. Seda akut saab toita orgaaniliste ühendite abil, mis on saadaval glükoosi kujul, mida kasutatakse inimkehas.




Inimkeha seedeprotseduuris vabanevad ensüümid nii glükoosi elektronide kui ka prootonite lagundamisel. Seega saavad glükoosi lagundamiseks ensüüme kasutades need akud energiat otse glükoosist. Siis salvestavad need patareid energiat tulevikuks.

See idee on ligikaudu identne sellega, kuidas nii taimed kui ka loomad energiat saavad. Kuigi neid patareisid kontrollitakse enne müüki. Nende patareide edasise arendamise nimel töötavad nii teadlased kui ka insenerid.



Bio-aku

Bio-aku

Bio-akude ehitus

Bioakut saab valmistada nelja komponendi, näiteks anoodi, katoodi, elektrolüüdi ja separaatori abil.

Kõik need neli komponenti on üksteisega kaetud, nii et need laotakse kokku. Sarnaselt teistele patareidele laetakse nendes patareides nii anood kui ka katood positiivselt. Peamine erinevus anoodi ja katoodi vahel võimaldab elektronide voogu nende sees ja eemal. Bioakude ehitamisel asetatakse anoodiklemm aku ülaosasse, katoodiklemm aga aku põhja. Nende kahe klemmi vahele asetatakse elektrolüüt, mis sisaldab separaatorit.


Siin mängib separaator võtmerolli, eraldades anoodi ja katoodi klemmid üksteisest, mis võib viia lühise vältimiseks, vastasel juhul kahjustab kogu aku. Selles süsteemis tekitab elektrit nii elektronide kui ka prootonite voog. Kuna bioakude peamine energiaallikas on glükoos, vajab see elektri tootmiseks palju glükoosi. Bioakus saab glükoosi lagundada sama reegli järgi, samal ajal kui see inimese kehas väikesteks tükkideks jaotatakse.

Bioakude ehitus

Bioakude ehitus

Bioakude tööpõhimõte

Bio aku töö on näidatud skeemi all. See süsteem kasutab elektri tootmiseks nii elektronide kui ka prootonite voogu. Prootoni liikumine võib toimuda liikuva jõu tõttu, mida nimetatakse vooluks. Elektronid võivad voolata anoodist katoodini, voolu aga katoodist anoodini. Bioakude tööoperatsiooni käsitletakse allpool.

  • Ülaltoodud joonisel kasutatakse glükoosi anoodi poolel, ensüümi aga katoodi poolel
  • Glükoos laguneb elektronideks ja prootoniteks
  • Prootonite voogu saab eraldada katoodi küljele ja vooluelektroneid vahendaja kaudu katoodi poolele.
  • Ensüüme kasutatakse katoodi poolel, mis tekitab vett nii prootonite kui ka anoodi poolt liikuvate elektronide poolt. Siin kasutatakse siin hapniku redutseerimise reaktsiooni.
  • Ülalmainitud reaktsioonide korral tekivad süsteemis nii elektronid kui ka prootonid. Lõpuks tekib elektrienergia.
Dio-aku töötab

Dio-aku töötab

Bioakude tüübid

Biopatareid on liigitatud mitut tüüpi, näiteks ensümaatilised bioakud, mikroobsed bioakud, kehavedelikul põhinevad bioakud, tselluloosipõhised bioakud jne. Kuid tavaliselt kasutatakse ensümaatilisi bioakusid, mikroobseid bioakusid.

1) ensümaatiline bioaku: Seda tüüpi patareides kasutatakse substraadi lagundamiseks biokeemilisi aineid (ensüüme).

2) mikroobide bio-aku: Seda tüüpi patareides kasutatakse substraadi lagundamiseks mikroorganisme, näiteks Escherichia coli, elektrilisi baktereid.

Bio-aku eelised

  • Bioakud on seadmete laadimisel palju kiiremad ensüümide kiire toime tõttu, võrreldes teiste akudega.
  • Bioakud ei vaja väliseid seadmeid toiteallikas glükoosi või suhkru pideva tarnimise tõttu.
  • Bioakud on saadaval suure energiatihedusega ja neid saab toatemperatuuril hõlpsasti kasutada.
  • Bioakud on täiesti saastamatud, taastuvad ja ka keskkonnasõbralikud.
  • Biopatareide kasutamine on väga turvaline, kuna neil pole lekkeid ja plahvatusi, näiteks keemilisi patareisid.

Bio-aku puudused

  • The bioakud säästavad vähem energiat võrreldes liitiumipõhiste elektriakudega.
  • Neid patareisid ei saa kasutada nii pikaajaliseks kui ka ladustamiseks

Bio-aku rakendused

The Bio aku rakendused sisaldama järgmist.

  • Bioakusid kasutatakse meditsiinilistes implantaatides nagu südamestimulaatorid, insuliinipumbad jne.
  • Seda saab kasutada elektrooniliste seadmete nagu mobiiltelefonide, vahelehtede, toitepankade jms laadijana.
  • Bioakusid saab kasutada nii mänguasjade kui ka õnnitluskaartide peal
  • Kaugseireseadmetes kasutatakse kaitsevaldkonnas bioakusid, luuramisseadmed , samuti järelevalve.

Seega on see kõik seotud bioakude ehitamise, töötamise, Bio aku eelised ja puudused ja selle rakendused. Viimastel päevadel on nende patareide tootmist ja teadusuuringuid suurendatud paljude funktsioonide, näiteks keskkonnasõbralikkuse tõttu, ja need ei kasutanud metalle ega ohtlikke kemikaale. Siin on teile küsimus, kuidas teha bioakut?