Vytvořil mikrobiální palivový článek pracuje na rožni

Team inzhenrov fyzici ze Saúdské Arábie a Spojených státech vytvořil nový mikrobiální palivový článek je mikronů velikosti. Miniaturní systém se skládá z několika vrstev grafenu, napájí tekutiny (např., Sliny) a je schopen dodávat do 1 MW energie.

Technologie jsou mikroorganismy - bakterie, které vyrábějí elektřinu z různých odpadů. Se rozkládají organické látky v jehož průběhu jsou elektrony uvolňují, které jsou odesílány k anodě. Elektrony potom proudí vnějším obvodem ke katodě, a tím vytvářet elektrický proud.

Miniaturní palivové články obvykle obsahují dvě kamery, které jsou umístěny v anodou a katodou oddělené polopropustnou membránou. Problémem tohoto řešení je, že katoda komora je nutné pravidelně doplňovat čerstvé elektronové donory, např ferokyanidu, který dává b vyšší hustotou výkonu, než je snadněji dostupné a méně toxické akceptory, jako je kyslík. Ta, mimochodem, dříve používané pouze při výrobě ve velkém měřítku mikrobiální palivových článků.

Nyní výzkumný tým vedený Mohamed Hussein (Muhammad Hussain) od krále Abdulláha University of Science and Technology ve spolupráci s University of Pennsylvania kolegy založil palivový článek na bázi grafenu a vícevrstvé kaučuku. Zařízení také obsahuje vzduchový katodu, poprvé použita v takovém malém systému.

New mikrobiální palivový článek má jednoduchou strukturu a miniaturní rozměry (foto Bruce Logan, Penn State).

Co je ještě zajímavější, Hussein a jeho kolegové se podařilo zbavit membrány, čímž se zjednodušuje strukturu a zbavit vnitřního odporu.

Grafenu velikost anoda byla snížena na čtverec se stranou 1 cm (ve formě fólie). Pak vědci umístěna mezi katodou a anodou gumové těsnění 1 mm tloušťky se stejné oblasti. Po řezu ve středu těsnění 5 čtvercovými oky o velikosti 5 mm, který sloužil jako anodovém prostoru. Na obou stranách gumové těsnění vloží jehlu z injekční stříkačky pro vstřikování sliny do zařízení.

"Použití pryž nám poskytuje další výhodu: zařízení se stane ohebnou a může být připojena k téměř jakémkoli povrchu. Kromě toho, vzduch katoda eliminuje potřebu laboratorních chemikálií"- řekl Hussein.

Navzdory tomu, že sliny je převážně voda, že obsahuje anorganické a organické sloučeniny, jako je glukóza. Bakterie se mohou použít jako palivo. Po testování zařízení, vědci zjistili, že vytváří vyšší proudovou hustotu než jakýkoli jiný stávající analogové - 1190 ampér na metr krychlový.

Pouze jedna anoda fólie grafenu vytváří 40 krát více energie než konvenční anody vyrobené z uhlíkového materiálu. To vše se stalo možné díky výjimečných vlastností elektricky vodivé grafenu, které umožňují elektrony pohybovat prostřednictvím řetězce rychlejší.

Schematické znázornění struktury palivových článků (Vector Bruce Logan, Penn State).

"Naše studie je první, která ukazují, že sliny a pravděpodobně další vysoce koncentrovaných organických paliv, může být použita pro napájení Bioelektronický zařízení. Produkovat téměř 1 microwatt sílu, naše palivový článek je již dostatečně efektivní k napájení s nízkou spotřebou lab-on-a-chip"- řekl Hussein.

Výzkumníci poznamenávají, že jejich technologie bude užitečná pro tvorbu testů k ovulaci. Je známo, že v průběhu ovulace sliny vodivost dramaticky klesá, pravděpodobně v důsledku zvýšení obsahu hormonu estrogenu. Nový palivový článek bude měřit změny v tomto indexu, aby toto období určit maximální ženskou plodnost.

"Energie generovaná zařízením, může být postačující pro přenos na telefonu. Ukazuje se, že technologie, plánování pohodlné a cenově dostupný rodinný"- říká Hussein.

V současné době, fyzici se hledají způsoby, jak zvýšit výkon zařízení do rozsahu miliwattů. S největší pravděpodobností, protože to budou aktualizovat vzduchu katodu.