हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में पाया जाने वाला एक प्रोटीन है जो फेफड़ों से शरीर के ऊतकों तक ऑक्सीजन पहुंचाता है। यह जीवन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। क्या होगा यदि हीमोग्लोबिन का उपयोग जिंक-एयर बैटरी जैसे उपकरणों में भी किया जा सके, जहां ऑक्सीजन आवश्यक है? वैज्ञानिकों ने हीमोग्लोबिन का उपयोग करके पहली ऐसी बैटरी विकसित की है जिसके कई फायदे हैं और यह लगभग 20 से 30 दिनों तक काम कर सकती है।
कोर्डोबा विश्वविद्यालय के ऊर्जा और पर्यावरण रसायन संस्थान के शोधकर्ताओं ने हीमोग्लोबिन का उपयोग करके दुनिया की पहली जैव-अनुकूल बैटरी सफलतापूर्वक बनाई है , जो शरीर के लिए हानिकारक नहीं है। यह बैटरी विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सहायक होगी और लगभग 20 से 30 दिनों तक काम करेगी। यह क्रांतिकारी बैटरी विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में हीमोग्लोबिन की शक्ति का उपयोग करके रासायनिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करती है।
यूसीओ के शोधकर्ता मैनुअल कैनो लूना बताते हैं, "ऑक्सीजन अपचयन अभिक्रिया में एक अच्छा उत्प्रेरक बनने के लिए, उत्प्रेरक में दो गुण होने चाहिए: उसे ऑक्सीजन अणुओं को शीघ्रता से अवशोषित करना चाहिए, और अपेक्षाकृत आसानी से जल अणु बनाने चाहिए। और हीमोग्लोबिन इन आवश्यकताओं को पूरा करता है।"
टीम में निम्नलिखित लोग शामिल हैं:
- कोर्डोबा विश्वविद्यालय (UCO) में भौतिक रसायन विज्ञान (FQM-204) और अकार्बनिक रसायन विज्ञान (FQM-175) समूह
- से एक टीम पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी ऑफ कार्टाजेना
कार्टाजेना की टीम ऊर्जा उत्पादन की रेडॉक्स प्रक्रिया के लिए हीमोग्लोबिन के आशाजनक गुणों को सत्यापित और विकसित करने का लक्ष्य रखती है। यह पहल ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के एक अध्ययन और यूसीओ में अंतिम डिग्री परियोजना से प्रेरित है, जो इस प्रकार की प्रणाली में हीमोग्लोबिन की क्षमता को प्रदर्शित करती है।
उनका नया अध्ययन मोबाइल उपकरणों की बढ़ती मांग और नवीकरणीय ऊर्जा के बढ़ते उपयोग के लिए बैटरी विकल्पों का सुझाव देता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि वर्तमान लिथियम-आयन बैटरियों को लिथियम की कमी और पर्यावरणीय प्रभाव से जुड़ी समस्याओं का सामना करना पड़ता है।
हीमोग्लोबिन बैटरी का कार्य
जिंक-एयर बैटरी वर्तमान में उपयोग की जा रही लिथियम-आयन बैटरी का सबसे टिकाऊ विकल्प है । नव विकसित बैटरी में हीमोग्लोबिन उत्प्रेरक के रूप में कार्य करेगा।
- यह होगा विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया को सुगम बनाना, ऑक्सीजन रिडक्शन रिएक्शन (ओआरआर)।
- इससे बैटरी में प्रवेश करने वाली हवा में ऑक्सीजन कम हो जाती है और बैटरी के कैथोड या धनात्मक ध्रुव में ऑक्सीजन पानी में परिवर्तित हो जाती है।
- इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं जो बैटरी के ऋणात्मक ध्रुव या एनोड तक पहुँचते हैं। यहीं पर जिंक ऑक्सीकरण होता है।
इस प्रक्रिया के दौरान, टीम ने केवल 0.165 मिलीग्राम हीमोग्लोबिन के साथ अपने प्रोटोटाइप जैव-अनुकूल बैटरी की कार्यक्षमता को सफलतापूर्वक हासिल कर लिया, जो 20 से 30 दिनों तक बिजली बनाए रखती है ।
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जिंक-एयर हीमोग्लोबिन बैटरी के लाभ
उन्होंने जो बैटरी प्रोटोटाइप विकसित किया है, वह न केवल मजबूत प्रदर्शन, बल्कि अन्य महत्वपूर्ण फायदे भी दर्शाता है।
- जिंक-एयर बैटरियां हैं अधिक टिकाऊऔर कठिन मौसम की स्थिति को संभाल सकती है, जबकि अन्य बैटरियां नमी से प्रभावित होती हैं और उन्हें विशेष विनिर्माण वातावरण की आवश्यकता होती है।
- इसके अलावा, कैनो लूना बताते हैं कि जैव-संगत उत्प्रेरक के रूप में हीमोग्लोबिन का उपयोग इस प्रकार की बैटरी के एकीकरण के लिए बहुत आशाजनक है। पेसमेकर जैसे चिकित्सा उपकरणों में।
बैटरी pH 7.4 पर काम करती है, जो खून के pH के समान है। पशु प्रोटीन (हीमोग्लोबिन) का भी इस्तेमाल किया जा सकता है क्योंकि यह अधिकांश स्तनधारियों में पाया जाता है।
वैज्ञानिकों ने हीमोग्लोबिन का उपयोग करके पहली बैटरी विकसित की है, लेकिन इसमें अभी भी सुधार की गुंजाइश है। इसकी मुख्य कमी यह है कि यह एक प्राथमिक बैटरी है जो केवल विद्युत ऊर्जा का निर्वहन कर सकती है और इसे रिचार्ज नहीं किया जा सकता है। हालांकि, टीम पहले से ही एक ऐसे जैविक प्रोटीन की खोज के लिए आवश्यक कदम उठा रही है जो पानी को ऑक्सीजन में परिवर्तित कर सके, जिससे बैटरी को रिचार्ज करना संभव हो सके। इसके अलावा, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इन बैटरियों को कार्य करने के लिए ऑक्सीजन की उपस्थिति आवश्यक होगी, जिससे ये अंतरिक्ष में उपयोग के लिए अनुपयुक्त हो जाती हैं।
स्रोत : उदासीन इलेक्ट्रोलाइट में मानव हीमोग्लोबिन आधारित जिंक-वायु बैटरी
