แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆตามการใช้งานและใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด อัน แบตเตอรี่ไฟฟ้า รวมถึงสารเคมีบางชนิดเช่นสารประกอบของปรอทตะกั่ว ฯลฯ และตะกั่วของแบตเตอรี่เป็นอันตรายอย่างยิ่งในธรรมชาติและไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังมีโอกาสที่จะเกิดการรั่วไหลของสารเคมีและการระเบิดของแบตเตอรี่ในบางกรณี เพื่อเอาชนะปัญหานี้นักวิจัยได้คิดค้นแบตเตอรี่ชีวภาพซึ่งช่วยลดผลกระทบของสารเคมีเหล่านี้และลดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่อมนุษย์
Bio-Battery คืออะไร?
แบตเตอรี่ชีวภาพเป็นอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในงานต่างๆ แบตเตอรี่นี้สามารถขับเคลื่อนได้ด้วยความช่วยเหลือของสารประกอบอินทรีย์ที่มีอยู่ในรูปของกลูโคสที่ใช้ในร่างกายมนุษย์
ในขั้นตอนการย่อยอาหารของร่างกายมนุษย์เนื่องจากเอนไซม์สลายกลูโคสอิเล็กตรอนและโปรตอนจะถูกปล่อยออกมา ดังนั้นโดยการใช้เอนไซม์เพื่อสลายกลูโคสแบตเตอรี่เหล่านี้จะได้รับพลังงานจากกลูโคสโดยตรง จากนั้นแบตเตอรี่เหล่านี้จะเก็บพลังงานไว้ใช้ในอนาคต
แนวคิดนี้ใกล้เคียงกับการที่ทั้งพืชและสัตว์ได้รับพลังงาน แม้ว่าแบตเตอรี่เหล่านี้จะยังอยู่ในระหว่างการตรวจสอบก่อนวางจำหน่าย มีนักวิจัยและวิศวกรจำนวนมากกำลังทำงานเพื่อการพัฒนาแบตเตอรี่เหล่านี้ในอนาคต
ไบโอ - แบตเตอรี่
การก่อสร้างแบตเตอรี่ชีวภาพ
โครงสร้างแบตเตอรี่ชีวภาพสามารถทำได้โดยใช้ส่วนประกอบสี่อย่างเช่นขั้วบวกแคโทดอิเล็กโทรไลต์และตัวคั่น
ส่วนประกอบทั้งสี่นี้ถูกเคลือบซึ่งกันและกันเพื่อให้ซ้อนกัน เช่นเดียวกับแบตเตอรี่อื่น ๆ ในแบตเตอรี่เหล่านี้ขั้วบวกจะมีประจุเป็นลบและแคโทดจะชาร์จเป็นบวก ความแตกต่างหลักระหว่างขั้วบวกและแคโทดอนุญาตให้มีการไหลของอิเล็กตรอนภายในและห่างจากพวกมัน ในโครงสร้างแบตเตอรี่ชีวภาพขั้วแอโนดจะอยู่ที่ด้านบนของแบตเตอรี่ในขณะที่ขั้วแคโทดจะอยู่ที่ด้านล่างของแบตเตอรี่ ระหว่างขั้วทั้งสองนี้จะถูกวางอิเล็กโทรไลต์ซึ่งรวมถึงตัวคั่นด้วย
ที่นี่ตัวคั่นมีบทบาทสำคัญโดยการแยกขั้วบวกและขั้วแคโทดออกจากกันซึ่งสามารถนำไปสู่การหลีกเลี่ยงการลัดวงจรมิฉะนั้นแบตเตอรี่ทั้งหมดจะเสียหาย ในระบบนี้กระแสไฟฟ้าจะเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอนเช่นเดียวกับโปรตอน เนื่องจากแหล่งพลังงานหลักของแบตเตอรี่ชีวภาพคือน้ำตาลกลูโคสดังนั้นจึงต้องใช้กลูโคสจำนวนมากในการผลิตกระแสไฟฟ้า ในแบตเตอรี่ชีวภาพการสลายกลูโคสสามารถทำได้ตามกฎเดียวกันในขณะที่มันถูกย่อยสลายเป็นชิ้นเล็ก ๆ ในร่างกายของมนุษย์
หลักการทำงานของแบตเตอรี่ชีวภาพ
การทำงานของแบตเตอรี่ชีวภาพแสดงอยู่ด้านล่างแผนภาพ ระบบนี้ใช้การไหลของอิเล็กตรอนเช่นเดียวกับโปรตอนในการผลิตกระแสไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของโปรตอนสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงเคลื่อนซึ่งเรียกว่ากระแส การไหลของอิเล็กตรอนสามารถมาจากขั้วบวกไปยังแคโทดในขณะที่การไหลของกระแสสามารถมาจากแคโทดไปยังขั้วบวก การทำงานของแบตเตอรี่ชีวภาพจะกล่าวถึงด้านล่าง
- ในรูปด้านบนกลูโคสถูกใช้ที่ด้านแอโนดในขณะที่เอนไซม์ใช้ที่ด้านแคโทด
- กลูโคสแตกตัวเป็นอิเล็กตรอนและโปรตอน
- การไหลของโปรตอนสามารถเดินทางไปยังด้านแคโทดโดยใช้ตัวคั่นและอิเล็กตรอนที่ไหลสามารถเดินทางไปยังด้านแคโทดโดยใช้ตัวกลาง
- เอนไซม์ถูกนำไปใช้ที่ด้านแคโทดซึ่งสร้างน้ำโดยโปรตอนและอิเล็กตรอนที่เดินทางจากด้านแอโนด ที่นี่ปฏิกิริยาของการลดออกซิเจนถูกนำมาใช้ที่นี่
- ปฏิกิริยาข้างต้นจะสร้างอิเล็กตรอนเช่นเดียวกับโปรตอนในระบบ ในที่สุดพลังงานไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น
Dio-Battery ทำงาน
ประเภทของแบตเตอรี่ชีวภาพ
แบตเตอรี่ชีวภาพแบ่งออกเป็นหลายประเภทเช่น Enzymatic Bio-Battery, Microbial Bio-Battery, แบตเตอรี่ชีวภาพจากของเหลวในร่างกาย, แบตเตอรี่ชีวภาพที่ใช้เซลลูโลสเป็นต้น แต่แบตเตอรี่ชีวภาพแบบเอนไซม์, แบตเตอรี่ชีวภาพจุลินทรีย์เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้กันทั่วไป
1) แบตเตอรี่ชีวภาพเอนไซม์: ในแบตเตอรี่ประเภทนี้จะใช้สารชีวเคมี (เอนไซม์) สำหรับการสลายสารตั้งต้น
2) แบตเตอรี่ชีวภาพจุลินทรีย์: ในแบตเตอรี่ประเภทนี้จุลินทรีย์เช่น Escherichia coli แบคทีเรียไฟฟ้าถูกนำมาใช้เพื่อย่อยสลายสารตั้งต้น
ข้อดีของแบตเตอรี่ชีวภาพ
- แบตเตอรี่ชีวภาพเร็วกว่ามากในการชาร์จอุปกรณ์เนื่องจากการทำงานที่รวดเร็วของเอนไซม์เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่อื่น ๆ
- แบตเตอรี่ชีวภาพไม่จำเป็นต้องใช้ภายนอก แหล่งจ่ายไฟ เนื่องจากปริมาณกลูโคสหรือน้ำตาลคงที่
- แบตเตอรี่ชีวภาพที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงและสามารถใช้งานได้ง่ายที่อุณหภูมิห้อง
- แบตเตอรี่ชีวภาพไม่ก่อให้เกิดมลพิษหมุนเวียนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยสิ้นเชิง
- แบตเตอรี่ชีวภาพมีความปลอดภัยในการใช้งานเนื่องจากไม่มีการรั่วไหลและการระเบิดเช่นแบตเตอรี่เคมี
ข้อเสียของแบตเตอรี่ชีวภาพ
- แบตเตอรี่ชีวภาพ ประหยัดพลังงานในปริมาณที่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ไฟฟ้าที่ใช้ลิเธียม
- ไม่สามารถใช้แบตเตอรี่เหล่านี้ในระยะยาวรวมทั้งการจัดเก็บ
การใช้แบตเตอรี่ชีวภาพ
การใช้งานแบตเตอรี่ชีวภาพ รวมสิ่งต่อไปนี้
- แบตเตอรี่ชีวภาพใช้ในการปลูกถ่ายทางการแพทย์เช่นเครื่องกระตุ้นหัวใจปั๊มอินซูลินเป็นต้น
- สามารถใช้เป็นที่ชาร์จสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นโทรศัพท์มือถือแท็บแบตสำรอง ฯลฯ
- แบตเตอรี่ชีวภาพสามารถใช้กับของเล่นได้เช่นเดียวกับบนการ์ดอวยพร
- แบตเตอรี่ชีวภาพถูกใช้ในด้านการป้องกันในอุปกรณ์ตรวจจับระยะไกล อุปกรณ์สอดแนม เช่นเดียวกับการเฝ้าระวัง
ดังนั้นนี่คือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการสร้างแบตเตอรี่ชีวภาพการทำงาน ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ชีวภาพ และการใช้งาน ในช่วงไม่กี่วันที่ผ่านมาการผลิตแบตเตอรี่เหล่านี้รวมถึงการวิจัยได้เพิ่มขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติหลายอย่างเช่นเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและไม่ได้ใช้โลหะหรือสารเคมีอันตราย นี่คือคำถามสำหรับคุณว่าจะทำแบตเตอรี่ชีวภาพได้อย่างไร?
