Biobatareya

**Biobatareya** üzvi birləşmələr ilə işləyən enerji saxlayan qurğudur. Bu batareyalar hələ kommersiya məqsədilə satışa çıxarılmayıb, lakin hələ də sınaq mərhələsindədir və bir neçə tədqiqat qrupu və mühəndis bu batareyaların inkişafını daha da irəli aparmaq üçün çalışır.

## İş prinsipi
Hər bir batareya kimi, biobatareyalar da anod, katod,  və elektrolitdən ibarətdir və bu komponentlərin hər biri bir-birinin üzərində yerləşir. Anod və katod batareyada elektronların daxil olub çıxmasına imkan verən müsbət və mənfi sahələrdir. Anod batareyanın yuxarı hissəsində, katod isə aşağı hissəsində yerləşir.

Anod xaricdən batareyaya doğru ənənəvi cərəyanın daxil olmasına imkan verir, katod isə ənənəvi cərəyanın batareyadan çıxmasına imkan verir. Ənənəvi cərəyan elektron axınının əks istiqamətində olduğu üçün bu o deməkdir ki, katod elektronların batareyaya daxil olmasına, anod isə elektronların batareyadan çıxmasına imkan verir.

Anod və katod arasında separatoru özündə saxlayan elektrolit yerləşir. Separatorun əsas funksiyası katod və anodu bir-birindən ayırmaq və elektrik qısaqapanmasının qarşısını almaqdır. Bu sistem bütövlükdə protonların (H+) və elektronların (e−) axınını təmin edir və nəticədə elektrik enerjisi yaranır.

### Şəkər batareyası

Anodda şəkər oksidləşir həm elektronlar, həm də protonlar yaranır.

:Qlükoza → qlükolakton + 2 H+ + 2 e−

Bu elektronlar və protonlar saxlanmış kimyəvi enerjinin ayrılmasında mühüm rol oynayır. Elektronlar anodun səthindən xarici elektrik dövrəsi vasitəsilə katoda doğru hərəkət edir. Digər tərəfdən protonlar elektrolit vasitəsilə separatoru keçərək batareyanın katod tərəfinə ötürülür.

Katod isə reduksiya yarımreaksiyasını həyata keçirir və protonlar ilə elektronları oksigen qazı ilə birləşdirərək su əmələ gətirir.

:O2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O

### Bakterial kulturlar

Elektrik enerjisi yaratmaq və saxlamaq üçün bakteriyalardan istifadə ideyası da maraq doğurur. 2013-cü ildə tədqiqatçılar müəyyən etdilər ki, *[[E. coli]]* canlı biobatareya üçün yaxşı namizəddir, çünki onun metabolizmi qlükozanı enerjiyə çevirə və nəticədə elektrik yarada bilər. Müxtəlif genlərin birləşdirilməsi ilə bu orqanizmin elektrik istehsalı daha səmərəli hala gətirilə bilər.

Bakterial biobatareyaların böyük potensialı var, çünki onlar təkcə enerjini saxlamaqla qalmayıb həm də elektrik istehsal edə bilirlər və xlorid turşusu və sulfat turşusu kimi maddələrə nisbətən daha az zəhərli və ya korroziyaya səbəb olan maddələrdən istifadə edə bilərlər.

Digər maraqlı bakteriya növü yeni kəşf olunmuş *Şhevanella oneidensis* bakteriyasıdır və ona “elektrik bakteriyası” da deyilir. Bu bakteriya zəhərli manqan ionlarını azalda və onları qidaya çevirə bilir. Bu proses zamanı elektrik cərəyanı yaranır və bu cərəyan bakterial əlavələrdən ibarət olan nano-tellər vasitəsilə ötürülür. Bu bakteriyalar və bir-biri ilə əlaqəli nano-tellər şəbəkəsi elmdə əvvəllər görülməmiş böyük bir bakterial biodövrə yaradır. Elektrik istehsal etməklə yanaşı, elektrik yükünü saxlamaq qabiliyyətinə də malikdir.

2015-ci ildə tədqiqatçılar göstərdilər ki, dəmir oksidləşdirən və dəmir reduksiya edən bakteriyalar elektronları nanohissəciklər üzərində yığa və yenidən buraxa bilirlər. Araşdırmada dəmir reduksiya edən və oksidləşdirən bakteriyaları Mikrobioloji kulturları süni gündüz-gecə dövrlərinə məruz qoyuldu.

İşıq olduqda fototrof Fe(II)-oksidləşdirici bakteriya *Rhodopseudomonas palustris* magnetitdən elektronları çıxararaq onu boşalda bilir. Qaranlıq şəraitdə isə anaerob Fe(III)-reduksiyaedici bakteriya *Geobakter sulfurredusens* prosesi tərsinə çevirərək magnetitə yenidən elektronlar əlavə edir və onu “yenidən doldurur”.

Tədqiqatçılar belə nəticəyə gəldilər ki, magnetit minerallarında olan dəmir ionları müxtəlif mühit şəraitində elektron mənbəyi və elektron qəbul edən kimi istifadə oluna bilər və effektiv şəkildə təbii batareya kimi fəaliyyət göstərə bilər.

## Tətbiqlər
Biobatareyalar hələ kommersiya satışına hazır olmasa da, bir neçə tədqiqat qrupu və mühəndis onların inkişafını davam etdirir. Sony 50 mV güc çıxışı verən biobatareya hazırlamışdır. Bu güc təxminən bir MP3 pleyeri işlətmək üçün kifayətdir. Gələcək illərdə Sony biobatareyaları bazara çıxarmağı planlaşdırır və ilkin mərhələdə oyuncaqlar və az enerji tələb edən cihazlarda istifadə etməyi düşünür.

Stenford və Şimal-Şərqi universitetləri kimi digər tədqiqat müəssisələri də biobatareyaların alternativ enerji mənbəyi kimi istifadəsini araşdırırlar. İnsan qanında qlükoza olduğu üçün bəzi tədqiqat müəssisələri biobatareyaların insan bədənində tibbi tətbiqlərini də araşdırır. Bu sahə hələ tam sınaqdan keçirilməsə də, həm material/cihaz, həm də tibbi tətbiqlərlə bağlı tədqiqatlar davam edir.

### Üstünlüklər
* Biobatareyaların üstünlükləri aşağıdakılardır:
* Digər batareyalarla müqayisədə daha tez yenidən doldurula bilir.
* Qlükoza və ya şəkərin davamlı təminatı sayəsində özünü doldura bilir. Xarici enerji mənbəyinə ehtiyac yoxdur.
* Asan əldə olunan yanacaqla hazırlana bilər.
* Yüksək enerji sıxlığına malikdir.
* Otaq temperaturunda rahat istifadə oluna bilər.
* Elastik kağız prototipi implant edilə bilən enerji mənbəyi kimi istifadə oluna bilər.
* Zəhərsiz və alışmayan yanacaq istifadə etdiyinə görə təmiz və bərpa olunan enerji mənbəyi hesab olunur.
* Partlayış riski yoxdur, buna görə təhlükəsizdir.
* Sızma problemi yaratmır.

### Çatışmazlıqlar
Adi batareyalarla (məsələn, litium batareyaları ilə) müqayisədə biobatareyalar enerjini uzun müddət saxlamaqda daha az effektivdir. Bu isə uzunmüddətli enerji saxlanması və istifadə zamanı problem yaradır. Buna baxmayaraq, tədqiqatçılar bu batareyaları daha praktik və mövcud enerji mənbələrinə alternativ etmək üçün onların inkişafı üzərində işləməyə davam edirlər.

## İstinadlar

### Ədəbiyyət