GLUKOZ OKSİDAZ VE NANOZİM TEMELLİ BİYOYAKIT HÜCRESİ TASARIMI VE OPTİMİZASYONU
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya, Türkiye
Tez Danışmanı: Cahit Akgül
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: YÖK 100/2000 Programı
Özet:
Enzimatik biyoyakıt hücreleri (EYH), yenilenebilir yakıtların kullanımı, çevre dostu biyokatalizörlerin entegrasyonu ve ılımlı çalışma koşullarıyla yeşil enerji için umut vaat eden bir teknolojidir. Bu tez çalışmasında, enzimatik kompozit malzeme tabanlı bir anot ve bimetalik nanopartikül tabanlı bir katot kullanılarak, enzim/nanozim temelli biyoyakıt hücreleri tasarlanmıştır.
Tez çalışmasının ilk kısmında anotta, elektrokimyasal olarak tersinir davranış sergileyen ve iyi bir redoks mediyatörü olan ferrosen (Fc) ile çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve 1-(2-amino fenil) pirol (2-APP), 2,5-dihidroksi benzokinon (2,5-DHB), 9H-karbazol-9-etanol gibi çeşitli iletken polimerler kullanılarak karbon bazlı elektrot materyalleri hazırlanmış ve optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu elektrotların, Aspergillus niger Glukoz Oksidaz (GOx) enzimi ile immobilizasyon çalışmaları gerçekleştirilerek, glukoza olan elektrokatalitik yanıtları döngüsel voltametri (CV) tekniği ile incelenmiştir. Bu elektrotlar için optimize edilen koşullarda doğrusal çalışma aralığı kronoamperometri (CA) tekniği ile tespit edilerek, tespit sınırı (LOD), miktar tayin sınırı (LOQ) değerleri hesaplanarak, girişim ve girişim giderme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Katotta ise, oksijen indirgeme reaksiyonu (ORR) için yüksek iletkenlik ve hızlı elektron transferi sağlayan metal nanopartikül ve bunların kombinasyonlarını içeren modifiye kalem grafit elektrotlar (KGE) kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında ise; optimum koşullarda hazırlanan anot ve katotlardan enzim-nanozim temelli yakıt hücreleri oluşturulmuş, optimum koşullar altında açık devre potansiyeli (OCP) belirlenerek, bu yakıt hücresinden elde edilen maksimum güç yoğunluğu hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, glukoz içeren doğal ve yapay sıvılardan enerji elde eden özgün tasarım EYH’lerinin, glukoz tespiti için umut vadeden araçlar olabileceğini göstermiştir.