بطارية حيوية تعمل بالسكر لها 10 اضعاف الطاقة المخزنة مقارنة ببطارية الليثيوم

كما هو معروف, فإن شرب علب الكولا ومضغ الحلوى يمدنا بالسكر وهو مصدر مهم للطاقة. حيوياً, فإن جزيئات السكر غنية بالطاقة, سهلة الإنتقال, وسريعة للهضم.

ولكن لا بد من وجود سبب لتكون جميع الخلايا الحيوية على سطح الكوكب منتجة للطاقة باستخدام الجلوكوز. بما يخص هذا الشأن, توصل الباحثون في جامعة فرجينيا التقنية لإنتاج خلايا للوقود تعمل باستخدام طاقة السكر, والتي تمتلك طاقة مخزنة تعادل 596 امبير-ساعة للكيلو الواحد, وذلك بما يفوق السعة التخزينية لبطاريات الليثيوم.

هذه الخلية قابلة لإعادة التعبئة بإستخدام محلول من المالتوديكسترين, والناتج عن الكهرباء والماء فقط. وقد اشار كبير الباحثين, بيرسيفال تشانغ الى توقعه بان يتم تسويق هذه التقنية في غضون الثلاث اعوام المقبلة.

ولكنها ليست بأخبار دقيقة فيما يتعلق بكون السكر مصدراً ممتازاً للطاقة. والمشكلة تكمن في الأعضاء الحية, اذ ان استخراج تلك الطاقة ليس بالأمر الهين. في الطبيعة, يتم استخدام الأنزيمات والتي تتفاعل مع الجلوكوز لتنتج الطاقة. وبما ان انتاج الأنزيمات بكميات كبيرة يعد امراً سهلاً, توجه العلماء لإنتاج خلايا الوقود التي تستخدم عمليات ايض مصطنعة لكسر جزيئات الجلوكوز وانتاج الكهرباء (بطاريات حيوية), ولكنها لطالما اثبتت انه من الصعوبة التوصل الى اعلى كفاءة ممكنة بالإضافة لإبقاء الأنزيمات في مسارها الصحيح على مدار فترات زمنية طويلة.

وعلى الرغم من ذلك, فإن تشانغ ورفاقه من الباحثين على ما يبدو, تمكنوا من بناء خلايا طاقة بكثافة عالية والتي تستخدم الأنزيمات لإنتاج الكثير من الكهرباء عن طريق تحطيم جزيئات الجلوكوز. ولم ترد معلومات كافية بشأن استقرارية هذه البطاريات الحيوية عند اعادة تعبئتها بشكل متكرر, ولكن ان كان تشانغ يعتقد حقاً بأن هذه البطاريات ستكون في الأسواق بغضون ثلاثة اعوام, فإن ذلك يعد مؤشراً جيداً.

والغريب ان بحثهم قد افاد بأن هذه الأنزيمات قابلة للنقل, بما معناه ان تشانغ قد اوجد بطاريات لا تحتاج لإبقاء الأنزيمات في مكان محدد, أو ان هذه الأنزيمات ستعمل لوقت قصير جداً.

تستخدم بطارية جامعة فيرجينيا 13 انزيماً, بالإضافة الي الهواء, لإنتاج ما يقارب 24 الكتروناً من وحدة جلوكوز واحدة. وهذا يعادل مقدرة 0.8 ميلي واط لكل سنتيمتر, كثافة تيار 6 ميلي أمبير لكل سنتيمتر, وطاقة تخزينية 596 امبير-ساعة لكل كيلوغرام. وتعد هذه الإحصائية مذهلة, اذ ان هذه الطاقة تعادل ما يقارب العشرة اضعاف للكثافة التخزينية لبطاريات الليثيوم التقليدية المستخدمة في هواتفكم.

وإذا نجحت بطاريات تشانغ الحيوية, فإننا سنتمكن من شحن هواتفنا الذكية بإستخدام محلول يحتوي 15% من المالتوديكسترين. وهذه البطاريات لن تكون امنة وحسب, ولكنها ستكون رخيصة جداً وصديقة للبيئة.
وكفائدة اخرى للبطاريات الحيوية, انها يمكن ان تستخدم في تزويد الأجهزة المزروعة بالطاقة, مثل الأجهزة المستخدمة في ضبط نبضات القلب. او, يمكن مستقبلاً, استثمارها في اجهزة الإستشعار والحواسيب تحت الجلد. مثل هذه البطاريات قد تتغذى بالجلوكوز المتواجد في دم الإنسان, موفرةً مصدراً لا ينتهي للكهرباء الامنة لعدد ضخم من الأجهزة المزروعة والتي سيستفيد منها تكنوقراط المستقبل.



المصدر .. ExtremeTech