Loading

Микробный аккумулятор

Создано 27.09.2013 03:56
Автор: Natali

Микробный аккумулятор

Ученые и инженеры уже некоторое время работают с видом микробов, которые носят название «exoelectrogenic», «микробы-генераторы», работают как мини-электростанции.

Эти крошечные формы жизни могут существовать в среде без кислорода, и в процессе естественного потребления органических веществ в качестве продуктов питания, они производят дополнительные, не нужные им самим электроны, которые они выделяют в окружающую среду. Иными словами, это означает, что эти микробы испражняются энергией.

Звучит как идеальный источник альтернативной энергии, за исключением одной небольшой проблемы: как можно собирать эти электроны из микроскопических существ?

Инженеры Стэндфордского университета (Stanford University) нашли решение. В статье, опубликованной в PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, официальный журнал Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки) Син Се (Xing Xie) и его коллеги называют свое изобретение «микробной батареей» и надеются, что их изобретение будут использовать в таких местах как очистные сооружения, для разложения органических загрязняющих веществ в «мертвых зонах» озер и прибрежных водах, где стоки удобрений и других отходов могут привести к истощению уровня кислорода в воде и гибели морской жизни.

На данный момент, правда, их лабораторный прототип имеет размер батареи типа D и выглядит как химический эксперимент с двумя электродами - положительным и отрицательным, погруженными в бутылку со сточными водами.

Микробный аккумулятор

Внутри этой непрозрачной емкости, прицепившиеся к отрицательному электроду как ракушки к корпусу судна, пируют необычные бактерии, перерабатывая органические отходы в электричество, улавливаемое на положительном электроде.

«Мы называем это электронной рыбалкой», говорит Крейг Клиддл (Craig Criddle), специалист по материаловедению и сотрудник научно-исследовательской лаборатории Крейг Клиддл (Craig Criddle).

На отрицательном электроде батареи колонии «подключенных» микроорганизмов, прикрепляются к углеродным нитям, служащим эффективными проводниками электричества. С помощью сканирующего электронного микроскопа инженеры смогли получить изображение микробов, присоединенных своими микроскопическими усиками к проводнику.

Крейг Клиддл описывает изображение ниже: (100 микробов на фото помещаются в ширину одного человеческого волоса)
«Вы можете увидеть как микробы создают нанопровода, чтобы избавиться от избыточных электронов».

Микробный аккумулятор

Углеродные нити собирают электроны, выделяемые микробами, и эффективным образом ведут их к положительному аноду, выполненному из оксида серебра. Оксид серебра восстанавливается в серебро, наилучшим способом сохраняя электрический заряд, фактически являющейся результатом процесса поглощения еды микроорганизмами.

Микробный аккумулятор

Стэндфордские инженеры считают, что таким образом с помощью микробной батареи можно извлечь около 30% потенциальной энергии, хранящейся в сточных водах. То есть этот способ можно применять с такой же эффективностью, с какой солнечные батареи преобразовывают солнечный свет в электричество.

Конечно, в использовании энергии сточных вод гораздо меньше потенциала по сравнению с другими альтернативными источниками энергии. Тем не менее, по словам изобретателей, сама микробная батарея стоит внимания, поскольку ее производительность может помочь компенсировать часть энергозатрат, используемых для очистки сточных вод., на которые приходится около 3% от общей электрической нагрузки в развитых странах. Большая часть этой электроэнергии идет на обогащение кислородом воды в очистных сооружениях, где обычные бактерии используют его в процессе пищеварения – переработки органических отходов.

Заглядывая в будущее, ученые считают, что их самой большой проблемой будет поиск недорогого, но эффективного материала для анода.

«Мы продемонстрировали принцип использования оксида серебра, но серебро слишком дорого для коммерческого применения», говорит соавтор работы, ученый Йи Куй (Yi Cui). «Учитывая это, мы сейчас ищем более практичный материал на замену».

 

По материалам: phys.org/news

Author: Natali

Комментарии: