ABD’li araştırmacılar, 3D baskı paslanmaz çelik anotla 6 pili birleştirdi. Üretilen 1 mW güç, IoT (internet of things) sensörleri için yeni nesil biyobatarya teknolojisine kapı aralıyor.
ABD’deki Binghamton University’den Prof. Seokheun “Sean” Choi liderliğindeki ekip, uzun süredir bakterilerden enerji üreten mikrobiyal yakıt hücreleri üzerinde çalışıyor. Ancak karbon veya polimer bazlı anotların düşük iletkenlik ve kırılganlık sorunları, performansı sınırlıyordu. Çözüm, laser powder bed fusion (LPBF) teknolojisiyle üretilen 3D paslanmaz çelik anotlarda bulundu. Bu yöntem, gözenek ve yüzey pürüzlülüğünü nanometrik hassasiyetle kontrol ederek bakterilerin daha verimli kolonileşmesine olanak tanıyor.
Prof. Choi konuyla ilgili olarak şunu vurguluyor:
“Paslanmaz çelik, hem iletkenliği hem de dayanıklılığıyla bakterilerin gelişmesini destekleyen en uygun malzeme. 3D baskı sayesinde bu yapıların tasarımını istediğimiz gibi özelleştirebiliyoruz”
Bakterilerle enerji üretimi nasıl gerçekleşiyor?
Biyobataryalar; anot, katot ve iyon geçişine izin veren membran olmak üzere üç ana bileşenden oluşuyor. Endospor formundaki bakteriler uygun koşullarda aktifleşiyor ve elektrokimyasal reaksiyonlarla elektron üreterek enerji sağlıyor. Üç boyutlu anot tasarımı, bakterilerin besin alımını ve atık transferini hızlandırarak enerji dönüşüm verimini artırıyor.
Teknolojik avantajlar
- Yüksek iletkenlik ve mekanik dayanıklılık
- Nanometrik hassasiyetle tasarlanabilen gözenek yapısı
- Bakterilerin kolayca ayrılıp yeniden kullanılabilmesi
- Seri veya paralel bağlantılarla ölçeklenebilir enerji üretimi
- Karbon bazlı anotlara göre daha uzun ömür ve stabil performans
Elde edilen güç ve performans verileri
Ekip, 6 biyobataryayı seri ve paralel bağlayarak yaklaşık 1 mW elektrik üretmeyi başardı. Bu güç, 3,2 inç boyutundaki bir TFT-LCD ekranı çalıştırmaya yetiyor. Üstelik paslanmaz çelik anotlar sayesinde bakteriler kolayca ayrılıp tekrar kullanılabiliyor. Testlerde, tekrar kullanım sonrası bile enerji seviyesinde düşüş gözlenmedi.
Lityum pillerle karşılaştırıldığında avantajları
Klasik lityum-iyon pillerin üretimi hem yüksek maliyetli hem de çevresel açıdan ağır bir yük oluşturuyor. Biyobataryalar ise yenilenebilir, biyolojik kaynaklı ve toksik atık üretmeyen bir sistem sunuyor. Düşük güç gerektiren IoT cihazlarında bu fark çok daha belirgin hale geliyor.
Disiplinlerarası ekip ve yenilikçi yaklaşım
Proje; Prof. Choi, Mekanik Mühendisliği’nden LPBF uzmanı Prof. Dehao Liu, Dr. Anwar Elhadad ve doktora öğrencilerinin ortak çalışmasıyla hayata geçirildi. Elektrik mühendisliği, mikrobiyoloji ve ileri üretim teknolojilerini bir araya getiren bu yaklaşım, biyobataryaların ölçeklenebilirliğini artırıyor.
Gelecek planları: Tek baskıda tüm bileşenler
Araştırma ekibi, ilerleyen dönemde biyobataryanın tüm parçalarını tek bir 3D baskı sürecinde üretmeyi hedefliyor. Ayrıca güneş panellerindeki gibi şarj-deşarj kontrolü yapabilecek akıllı enerji yönetim sistemleri üzerinde çalışıyor.
IoT sensörleri için sürdürülebilir enerji çözümü
Bu biyobataryalar, özellikle enerji kaynağı bulunmayan uzak bölgelerde çalışan sensörler, çevresel izleme cihazları ve akıllı tarım sistemleri için alternatif bir güç kaynağı sunabilir. Düşük maliyetli ve biyolojik olarak yenilenebilir bu sistemler, IoT ekosisteminde karbon ayak izini azaltma potansiyeli taşıyor.
Yeşil Haber perspektifi: Türkiye için fırsatlar
Türkiye’de akıllı şehir projeleri, çevre sensör ağları ve tarımsal IoT uygulamaları giderek yaygınlaşıyor. Bu yeni biyobatarya teknolojisinin yerli Ar-Ge yatırımlarıyla desteklenmesi, hem enerji bağımsızlığı hem de sürdürülebilir kalkınma hedefleri açısından stratejik bir fırsat sunuyor. Bu gelişmeler, biyoteknoloji ve enerji üretiminde yeni bir dönemin habercisi olarak görülüyor.
İlgili makaleler
- Mikro rüzgar türbinlerinde yeni tasarımla yüksek verim
- Hidrojen üretimi atık suyla hızlandırılıyor
- Geliştirilmiş jeotermal sıcak kaya teknolojisi
- Piller artık kendi kendini kablosuz olarak şarj edebilecek
© 2025 Yeşil Haber