Ученые создали бумажные микробиологические топливные элементы

Микробиологический топливный элемент

Группа исследователей из университета Айовы (Iowa State University) продемонстрировала первые работоспособные прототипы бумажных микробиологических топливных элементов (microbial fuel cell, MFC), в которых используются капиллярные свойства бумаги для обеспечения движения потока жидкости через элемент. Прототип работает непрерывно в течение 5 суток, вырабатывая энергию в количестве 1.3 мкВт при силе тока 52.25 мкА, а общая энергетическая плотность этих топливных элементов составляет 25 Вт на квадратный метр.

Приведенные цифры демонстрируют то, что такие топливные элементы уже могут выступать в качестве источников энергии, работающих абсолютно безвредным для окружающей среды способом.

Картинки по запросу бумажные топливные элементы

Основой топливного элемента является тончайшая пленка из микроорганизмов Shewanella Oneidensis MR-1, выращенная на поверхности углеродистой ткани, своего рода углеродной бумаги.Микроорганизмы усваивают богатые электронами химические соединения, поставляемые им вместе с потоком жидкости, и за счет цепочки биохимических реакций, проходящих в присутствии ферментов-катализаторов, превращают их в другие соединения, а получившиеся при этом избыточные электроны собираются при помощи электрода-анода. Процесс переноса электрического заряда в ячейке весьма сложен и он уникален для бактерий различных разновидностей.

Картинки по запросу бумажные топливные элементыОсобую роль в деле эффективности работы топливного элемента играет структура биологической пленки, состоящей из микроорганизмов. Помимо обеспечения передачи свободных электронов эта пленка обеспечивает непрерывное поступление питательных веществ и отвод продуктов метаболизма каждой особи микроорганизмов.

Картинки по запросу бумажные батарейки

Но пока еще очень рано говорить о начале практического применения таких топливных элементов, которые в будущем смогут приводить в действие сверхминиатюрные электронные устройства, включая датчики экологического контроля и медицинские имплантаты. Сейчас исследователи ищут способ управления значением выходного напряжения топливного элемента для того, чтобы обеспечить постоянство выдаваемой им мощности.

Картинки по запросу бумажные батарейки

Кроме этого, ведутся разработки состава электролита и питающего микроорганизмы состава, в котором не будет присутствовать гексацианоферрата калия (Potassium Ferricyanide) и других крайне вредных для человека веществ. Параллельно с этими работами, исследователи проводят тесты топливных элементов в условиях естественной окружающей среды с целью обеспечения стабильной работы элементов при резких перепадах температуры, давления, влажности и других параметров.

Картинки по запросу бумажные батарейки

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *