Robot elektrokimyasal deneyleri bağımsız olarak gerçekleştiriyor

Beckman İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki bilim insanları, Electrolab adında karmaşık elektrokimyasal deneyleri otomatik olarak gerçekleştirebilen ve verileri analiz edebilen bir laboratuvar robotu geliştirdi. Robot bunun için gereken işi ve zamanı, dolayısıyla maliyetleri önemli ölçüde azaltabilir.

Reklamcılık

Electrolab’ı geliştirirken bilim adamlarının asıl odak noktası onu uygun fiyatlı bir cihaz haline getirmekti. Ticari olarak temin edilebilen parçalardan yapılabilmeli ve uyarlanabilir olmalıdır. Sonuç, araştırmacıların Device uzman dergisinde yayınlanan “The Electrolab: Redoks aktif elektrolitlerin otomatik karakterizasyonu için açık kaynaklı, modüler bir platform” adlı bilimsel makalesinde yazdığı gibi, parçalarının maliyeti 1.000 dolardan az olan bir robottur.

Electrolab, enerji depolama malzemeleri ve kimyasal reaksiyonlarla ilgili araştırmalar için kullanılacak. Beckman Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, bu malzemelerden yapılan depolama sistemlerinin rüzgar ve güneşten gelen enerjiyi depolayabilmesi ve böylece iklim değişikliğiyle mücadeleye yardımcı olması gerektiğini açıklıyor.

Joaquín, “Electrolab’ın enerji depolama alanında yeni keşiflere olanak tanıyacağını ve diğer elektrokimyacılarla ve elektrokimyacı olmayanlarla bilgi ve veri paylaşmamıza yardımcı olacağını umuyoruz. Onların daha önce yapamadıkları şeyleri deneyebilmelerini istiyoruz” diyor. Rodríguez-López, Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi kimya bölümünde profesör.

Araştırmacılar redoks akışlı piller alanında bir uygulama görüyorlar. Bunlar elektriği şebeke düzeyinde depolayabilir ve elektrik şebekelerine güç sağlayabilir. Bu piller, enerjiyi depolamak için moleküler yapı değiştirilerek optimize edilebilecek organik moleküller kullanır. Bu tür pillerin dezavantajı, çalışan bir sistem bulmanın çok zaman ve çaba gerektirmesidir. Bilim adamlarının planını ücretsiz olarak kullanıma sunduğu Electrolab bu konuda yardımcı olabilir.

Electrolab temel olarak donanım ve yazılımdan oluşur. Donanım olarak bilim insanları, kimyasal çözümleri işlemek için bir robota dönüştürdükleri standart bir 3D yazıcı çerçevesini kullandılar. Mikro-üretilmiş elektrot düzenlemelerinden (eChips) ve elektrokimyasal donanımdan oluşur. Robot, farklı sıvıları dozlamak için elektrokimyasal hücrelerin üzerinde hareket edebilir. eChips, elektrokimyasal ölçümleri anlamak için gerekli elektrik akımını ölçer.

Soldaki diyagram Electrolab’ın işlevini şematik olarak göstermektedir. Laboratuvar robotu sağda görülebilir.

(Resim: Beckman İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü)

Bilim insanları uygun yazılımı Python’da programladılar. Deneyler yazılım aracılığıyla kontrol edilebilmektedir. Ayrıca tam otomatik veri analizine olanak tanır ve görsel grafikler ve diyagramlar oluşturur. Makine öğrenimi kullanılarak belirlenen görevler tamamen robotun eline verilebilir. Bu onun deney sırasında deneyi etkileyecek kararlar almasına olanak tanır. Örneğin Electrolab, gelecek vaat eden veri setlerini daha sonraki deneylerde kullanmak üzere seçmek için veri analizinin sonuçlarını kullanıyor.

Araştırmacılar, Electrolab’ın doğruluğunu ve sağlamlığını iki farklı deneyde test etti. İlk deneyde Electrolab’a farklı koşullar altında 200 deney yaptırdılar, analiz ettiler ve temizlediler. Bunu yapmak bir elektrokimyacının yaklaşık sekiz saatini alırdı, ancak Electrolab bunu yalnızca iki saatte başardı.

İkinci deneyde robot, redoks akışlı pil malzemesi için destekleyici elektrolit çözeltilerini belirleyecek şekilde programlandı. Bu amaçla modifiye edildi ve daha hassas elektrotlar alındı. Ayrıca tamamen özerk çalışacak şekilde ayarlandı. Görevleri dört saat içinde tamamladı.

Electrolab, yeni pil malzemelerinin araştırılmasına ek olarak diğer elektrokimyasal uygulamalar için de kullanılabilir. Bilim adamları, robotu yaygın biyokütle yan ürünlerinin oksidasyon koşullarını araştırmak için kullanmayı planlıyor. Amaç, atıkların belirli bir katma değer sunan kimyasallara dönüştürülebilmesinin yollarını bulmaktır.


(olb)

Haberin Sonu

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir