Yeni nesil enerji kaynağı: Kloroplast esaslı in-situ biyoyakıt pilleri ve enerji içeriğini artırabilecek nanoyapıların sentezi

Dünyada giderek artan enerji talebi ve atmosfere yayılan sera gazları çağımızın en önemli sorunlarından biridir. Bu sorunları ortadan kaldırabilmek amacıyla bilim insanları alternatif enerji kaynaklarından biri olan yakıt pillerine yönelmişlerdir. Yakıt pillerinin bir alt üyesi olan biyoyakıt pilleri temiz, çevre dostu ve yenilenebilir bir kaynaktır. Glukozdan enerji elde etmeye yönelik olarak hazırlanmış olan biyoyakıt pillerinde çoğunlukla glukoz oksidaz, lakkaz vb. gibi enzimler kullanılmıştır. Fakat enzimlerin düşük kararlılık ve immobilizasyon gibi dezavantajlarından dolayı son zamanlarda yeni nesil metal nano katalizörler kullanılmaya başlanmıştır.. Bu nedenle bu çalışmada fonksiyonelleştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüp ile desteklenmiş Ni nanokatalizörü (Ni@f-ÇDKNT) hem 3 lü elektrot sisteminde hemde geliştirilen biyoyakıt pili sistemi içerisinde disk-pelet elektrot hazırlanarak yakıt pili için denenmiştir. Çok duvarlı karbon nanotüpler mükemmel elektriksel iletkenlik ve dayanıklılık gibi özellikleriden dolayı destek maddesi olarak kullanılmıştır. Yakıt olarak hem ticari glukoz hem de yeşil bitkilerden biri olan ıspanak (Spinacia oleracea) yapraklarındaki kloroplastın izolasyonu sonucu açığa açıkan glukoz kullanılmıştır. Hazırlanan disk-pelet elektrot ve metal nanokatalizörler X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ile karakterize edilerek potentiostat/galvonastat cihazı ile Dönüşümlü Voltametri (CV) ve Kronoamperometri (CA) gibi teknikler kullanılarak glukoza karşı performansları değerlendirildi. Ni@f-ÇDKNT nanokatalizörünün sergilemiş olduğu mükemmel katalitik aktivitesi ile 0.56 V'ta yaklaşık 25 mA/cm2 lik bir akım ve 6 mW lık güç yoğunluğu elde edildi. Anahtar Kelimeler: Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Biyoyakıt Pilleri, Karbon Nanotüp, Ni Nanokatalizörü