Vytvoril mikrobiálne palivový článok pracuje na ražni

Team inzhenrov fyzici zo Saudskej Arábie a Spojených štátoch vytvoril nový mikrobiálnej palivový článok je mikrónov veľkosti. Miniatúrny systém sa skladá z niekoľkých vrstiev grafénu, napája tekutiny (napr., Sliny) a je schopný dodávať do 1 MW energie.

Technológie sú mikroorganizmy - baktérie, ktoré vyrábajú elektrinu z rôznych odpadov. Sa rozkladajú organické látky v priebehu ktorého sa elektróny uvoľňujú, ktoré sú odosielané k anóde. Elektróny potom prúdi vonkajším obvodom ku katóde, a tým vytvárať elektrický prúd.

Miniatúrne palivové články zvyčajne obsahujú dve kamery, ktoré sú umiestnené v anódou a katódou oddelené polopriepustnou membránou. Problémom tohto riešenia je, že katóda komora je nutné pravidelne dopĺňať čerstvé elektrónové donory, napr ferokyanidy, ktorý dáva b vyššou hustotou výkonu, než je ľahšie dostupné a menej toxické akceptory, ako je kyslík. Tá, mimochodom, skôr používané iba pri výrobe vo veľkom meradle mikrobiálnu palivových článkov.

Teraz výskumný tím vedený Mohamed Hussein (Muhammad Hussain) od kráľa Abdulláha University of Science and Technology v spolupráci s University of Pennsylvania kolegami založil palivový článok na báze grafénu a viacvrstvové kaučuku. Zariadenie tiež obsahuje vzduchový katódu, prvýkrát použitá v takom malom systéme.

New mikrobiálne palivový článok má jednoduchú štruktúru a miniatúrne rozmery (foto Bruce Logan, Penn State).

Čo je ešte zaujímavejšie, Hussein a jeho kolegovia sa podarilo zbaviť membrány, čím sa zjednodušuje štruktúru a zbaviť vnútorného odporu.

Grafenu veľkosť anóda bola znížená na štvorec so stranou 1 cm (vo forme fólie). Potom vedci umiestnená medzi katódou a anódou gumové tesnenie 1 mm hrúbky sa rovnakej oblasti. Po reze v strede tesnenie 5 štvorcovými okami o veľkosti 5 mm, ktorý slúžil ako anódové priestoru. Na oboch stranách gumové tesnenie vloží ihlu z injekčnej striekačky pre vstrekovanie sliny do zariadenia.

"Použitie guma nám poskytuje ďalšiu výhodu: zariadenie sa stane ohybnú a môže byť pripojená k takmer akomkoľvek povrchu. Okrem toho, vzduch katóda eliminuje potrebu laboratórnych chemikálií"- povedal Hussein.

Napriek tomu, že sliny je prevažne voda, že obsahuje anorganické a organické zlúčeniny, ako je glukóza. Baktérie sa môžu použiť ako palivo. Po testovaní zariadenia, vedci zistili, že vytvára vyššiu hustotu prúdu než akýkoľvek iný existujúce analógové - 1190 ampér na meter kubický.

Iba jedna anóda fólie grafénu vytvára 40 krát viac energie ako konvenčné anódy vyrobené z uhlíkového materiálu. To všetko sa stalo možné vďaka výnimočných vlastností elektricky vodivé grafénu, ktoré umožňujú elektróny pohybovať prostredníctvom reťazca rýchlejší.

Schematické znázornenie štruktúry palivových článkov (Vector Bruce Logan, Penn State).

"Naša štúdia je prvá, ktorá ukazujú, že sliny a pravdepodobne ďalšie vysoko koncentrovaných organických palív, môže byť použitá pre napájanie Bioelektronický zariadení. Produkovať takmer 1 microwatt silu, naša palivový článok je už dostatočne efektívne na napájanie s nízkou spotrebou lab-on-a-chip"- povedal Hussein.

Výskumníci poznamenávajú, že ich technológia bude užitočná pre tvorbu testov k ovulácii. Je známe, že v priebehu ovulácie sliny vodivosť dramaticky klesá, pravdepodobne v dôsledku zvýšenia obsahu hormónu estrogénu. Nový palivový článok bude merať zmeny v tomto indexe, aby toto obdobie určiť maximálnu ženskú plodnosť.

"Energia generovaná zariadením, môže byť postačujúce pre prenos na telefóne. Ukazuje sa, že technológie, plánovanie pohodlné a cenovo dostupný rodinný"- hovorí Hussein.

V súčasnej dobe, fyzici sa hľadajú spôsoby, ako zvýšiť výkon zariadenia do rozsahu miliwattov. S najväčšou pravdepodobnosťou, pretože to budú aktualizovať vzduchu katódu.