Създаден микробната горивна клетка работи на шиш

Екип inzhenrov физици от Саудитска Арабия и САЩ разработват нова микробна горивна клетка е микрона размер. Миниатюрни система се състои от няколко слоя от графен, се храни течности (например, слюнка) и е в състояние да доставят до 1 MW на властта.

Технологията са микроорганизми - бактерии, които генерират електричество от различни отпадъци. Те се разградят органичните вещества в хода на което се освобождават електрони, които се изпращат към анода. Електроните след това преминават през външна верига към катода, и по този начин генерират електрически ток.

Миниатюрни горивни клетки обикновено съдържат две камери, които са поставени в анод и катод отделя чрез полупропусклива мембрана. Проблемът с тази конструкция е, че камерата за катод е необходимо редовно попълване пресни електронни акцептори, например фероцианид, което дава б-голяма плътност на мощността от по-лесно достъпни и по-малко токсични акцептори като кислород. Последният, между другото, използван преди това само за производството на големи микробни горивни клетки.

Сега, изследователският екип, водена от Мохамед Хюсеин (Мохамед Хюсеин) от крал Абдула университет за наука и технологии във връзка с колеги от университета в Пенсилвания установи горивната клетка на базата на графена и многослойната каучука. Устройството съдържа и въздушен катод, който се използва за първи път в такава малка система.

Нова микробната горивна клетка има проста структура и миниатюрен размер (снимка Брус Лоуган, Penn State).

Какво е още по-интересно, Хюсеин и неговите колеги са успели да се отърват от мембраната, като по този начин опростяване на структурата и да се отърве от вътрешното съпротивление.

Графенът размер анод се редуцира до квадрат със страна 1 см (под формата на фолио). Тогава учените поставени между катода и анода гумено уплътнение 1 mm в дебелина с една и съща зона. След разреза в центъра на уплътнение 5 квадратна мрежа от 5 мм, което служи като анод камера. От двете страни на гумената запушалка поставена игла от спринцовка за инжектиране на слюнка в устройството.

"Използване каучук ни дава друго предимство: устройството става гъвкаво и може да бъде прикрепен към почти всяка повърхност. Освен това, въздушен катод елиминира необходимостта от лабораторни химични вещества"- каза Хюсеин.

Въпреки факта, че слюнката е предимно вода, че включва неорганични и органични съединения, такива като глюкоза. Бактериите могат да ги използват като гориво. След тестване на устройството, изследователите са открили, че тя произвежда по-висока плътност на тока, отколкото всеки друг съществуващ аналог - 1190 ампера на кубичен метър.

Само един анод фолио от графен генерира 40 пъти повече енергия, отколкото конвенционална анод изработен от въглероден материал. Всичко това стана възможно благодарение на изключителните характеристики на електропроводим графен, които позволяват да се движат електрони по веригата по-бързо.

Схематично представяне на структурата на горивна клетка (Vector Брус Лоуган, Penn State).

"Нашето проучване е първото, което показва, че слюнката и вероятно други силно концентрирани органични горива може да се използва за захранване на bioelectronic устройства. Производство на почти 1 микроват власт, ни горивна клетка е вече достатъчно ефективен за захранване на ниско потребление на енергия лаборатория-на-а-чип"- каза Хюсеин.

Изследователите отбелязват, че тяхната технология ще бъде полезна за създаване на тестове за овулация. Известно е, че по време на овулация слюнка проводимост пада драстично, което вероятно се дължи на увеличението на съдържанието на хормона естроген. Новият горивната клетка ще измерване на промените в този индекс да се определи периода на максимална женския фертилитет.

"Енергия, генерирана от устройството, може да е достатъчно за предаване на смартфон. Оказва се, технологията удобен и достъпен за семейно планиране"- казва Хюсеин.

В момента физиците търсят начини за увеличаване на мощността на устройството, за да milliwatt диапазон. Най-вероятно, за които те ще ъпгрейд на въздуха катод.