Pin là một thiết bị điện được sử dụng để biến đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện. Pin được phân thành nhiều loại khác nhau dựa trên ứng dụng và chúng được sử dụng trong một số thiết bị điện cũng như điện tử. An pin điện bao gồm một số hóa chất như hợp chất của thủy ngân, chì, v.v. và chì của pin có bản chất cực kỳ nguy hiểm và không thân thiện với môi trường. Ngoài ra, có thể xảy ra rò rỉ hóa chất cũng như nổ pin trong một số trường hợp nhất định. Để khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát minh ra pin sinh học làm giảm tác động của các hóa chất này và giảm tác hại đối với môi trường, mang lại lợi thế lớn cho con người.
Pin sinh học là gì?
Pin sinh học là một thiết bị lưu trữ năng lượng điện được sử dụng trong một số ứng dụng. Loại pin này có thể được cung cấp năng lượng với sự trợ giúp của các hợp chất hữu cơ có sẵn ở dạng glucose được sử dụng trong cơ thể con người.
Trong quá trình tiêu hóa của cơ thể con người, khi các enzym phân hủy các điện tử glucose, cũng như proton, được giải phóng. Do đó, bằng cách sử dụng các enzym để phân hủy glucose, các pin này sẽ nhận năng lượng trực tiếp từ glucose. Sau đó, các pin này sẽ lưu trữ năng lượng cho mục đích tương lai.
Ý tưởng này gần giống với cách cả thực vật và động vật lấy năng lượng. Mặc dù vậy những viên pin này vẫn đang được kiểm tra trước khi bán ra. Có rất nhiều nhà nghiên cứu cũng như kỹ sư đang làm việc cho sự phát triển trong tương lai của những loại pin này.
Pin sinh học
Cấu tạo pin sinh học
Cấu tạo pin sinh học có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bốn thành phần như cực dương, cực âm, chất điện phân và bộ phân tách.
Tất cả bốn thành phần này được phủ lên nhau để chúng xếp chồng lên nhau. Tương tự như các loại pin khác, trong các loại pin này, cực dương được tích điện âm cũng như cực âm được tích điện dương. Sự khác biệt chính giữa cực dương và cực âm cho phép dòng electron bên trong và ra khỏi chúng. Trong cấu tạo pin sinh học, cực dương được đặt ở trên cùng của pin trong khi cực âm được đặt ở dưới cùng của pin. Ở giữa hai thiết bị đầu cuối này được đặt chất điện phân bao gồm một bộ phân tách.
Ở đây, bộ phân tách đóng một vai trò quan trọng bằng cách tách các cực dương và cực âm ra khỏi nhau có thể là dây dẫn để tránh đoản mạch nếu không sẽ làm hỏng toàn bộ pin. Trong hệ thống này, điện sẽ được tạo ra bởi dòng electron cũng như proton. Vì nguồn năng lượng chính của Pin sinh học là glucose nên nó cần nhiều glucose để tạo ra điện. Trong pin sinh học, quá trình phân hủy glucose có thể được thực hiện theo quy luật tương tự trong khi nó bị phân hủy thành các mảnh nhỏ trong cơ thể con người.
Nguyên lý hoạt động của pin sinh học
Hoạt động của pin Bio được thể hiện bên dưới sơ đồ. Hệ thống này sử dụng dòng electron cũng như proton để tạo ra điện. Chuyển động của proton có thể xảy ra do lực chuyển động được gọi là dòng điện. Dòng electron có thể đi từ anốt sang catốt trong khi dòng điện có thể từ catốt sang anốt. Hoạt động làm việc của pin sinh học được thảo luận dưới đây.
- Trong hình trên, glucose được sử dụng ở phía cực dương trong khi enzyme được sử dụng ở phía cực âm
- Glucose bị phân hủy thành các electron và proton
- Dòng proton có thể di chuyển đến phía catốt thông qua một bộ phân tách và các electron dòng có thể di chuyển đến phía catốt thông qua một chất trung gian.
- Enzyme được sử dụng ở phía cực âm để tạo ra nước bởi cả proton cũng như các electron đi từ phía cực dương. Ở đây, phản ứng khử Oxy đang được sử dụng.
- Các phản ứng trên sẽ tạo ra các electron cũng như proton trong hệ thống. Cuối cùng, năng lượng điện sẽ được tạo ra.
Dio-Pin hoạt động
Các loại pin sinh học
Pin sinh học được phân thành một số loại như Pin sinh học Enzym, Pin sinh học vi sinh, pin sinh học dựa trên chất lỏng cơ thể, pin sinh học dựa trên xenlulo, ... Nhưng Pin sinh học Enzym, Pin sinh học vi sinh là những loại pin thường được sử dụng.
1) Pin sinh học Enzym: Trong loại pin này, các tác nhân sinh hóa (Enzyme) được sử dụng để phân hủy chất nền.
2) Pin sinh học vi sinh: Trong loại pin này, các vi sinh vật như Escherichia coli, vi khuẩn điện, được sử dụng để phân hủy chất nền.
Ưu điểm của pin sinh học
- Pin sinh học sạc thiết bị nhanh hơn nhiều vì hoạt động nhanh chóng của các enzym khi chúng ta so sánh với các loại pin khác.
- Pin sinh học không cần bên ngoài Nguồn cấp do cung cấp liên tục glucose hoặc đường.
- Pin sinh học có sẵn với mật độ năng lượng cao và nó có thể được sử dụng dễ dàng ở nhiệt độ phòng.
- Nghĩa trang sinh học hoàn toàn không gây ô nhiễm, có thể tái tạo và cũng thân thiện với môi trường.
- Pin sinh học rất an toàn khi sử dụng do không rò rỉ và cháy nổ như pin hóa học.
Nhược điểm của pin sinh học
- Các pin sinh học tiết kiệm lượng năng lượng hơn so với pin điện dựa trên lithium.
- Những loại pin này không thể được sử dụng lâu dài cũng như lưu trữ
Các ứng dụng của pin sinh học
Các ứng dụng của pin sinh học bao gồm những điều sau đây.
- Pin sinh học được sử dụng trong các thiết bị cấy ghép y tế như máy tạo nhịp tim, máy bơm insulin, v.v.
- Nó có thể được sử dụng như một bộ sạc cho các thiết bị điện tử như điện thoại di động, tab, pin sạc dự phòng, v.v.
- Pin sinh học có thể được sử dụng cho đồ chơi cũng như trên thiệp chúc mừng
- Pin sinh học được sử dụng trong lĩnh vực quốc phòng trong các thiết bị viễn thám, thiết bị gián điệp , cũng như giám sát.
Vì vậy, đây là tất cả về cấu tạo pin sinh học, hoạt động, ưu nhược điểm của pin sinh học và các ứng dụng của nó. Trong những ngày gần đây, việc sản xuất các loại pin này cũng như nghiên cứu đã được tăng lên do có nhiều tính năng như thân thiện với môi trường và chúng không sử dụng kim loại hoặc hóa chất nguy hiểm. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, làm thế nào để tạo ra Bio-Battery?
