Stvorio mikroba gorive ćelije rade na ražnju

Tim inzhenrov fizičara iz Saudijske Arabije i SAD-u razvio novi mikroba gorivih ćelija je mikrona veličine. Minijatura sistem se sastoji od nekoliko slojeva grafena, hrani tekućine (npr pljuvačka) i sposoban isporučiti do 1 MW električne energije.

Tehnologije su mikroorganizmi - bakterije koje proizvode električnu energiju iz raznih otpada. Oni razgrađuju organske materije u toku koji se oslobađaju elektroni, koji se šalju na anoda. Elektroni zatim teče kroz vanjski krug za katode, i na taj način stvaraju električnu struju.

Minijaturne gorive ćelije obično čine dvije kamere, koje se nalaze u anode i katode odvojen polupropusnom membranom. Problem sa ovim dizajnom je da je potrebno katode komoru da redovno dopuni svježe elektron akceptora, npr ferocijanid, koji daje b veću gustoću energije od više dostupni i manje toksičan akceptora kao što je kisik. Potonji, inače, ranije koristiti samo u proizvodnji velikih mikroba gorive ćelije.

Sada, istraživački tim na čelu sa Muhammad Hussein (Muhammad Hussain) iz King Abdullah University of Science and Technology u kombinaciji s University of Pennsylvania kolega osnovana ćelija goriva na bazi grafena i višeslojne gume. Uređaj sadrži i klima katode, prvi se koristi u tako malom sistemu.

Novi mikroba gorive ćelije ima jednostavnu strukturu i minijaturne veličine (foto Bruce Logan, Penn State).

Ono što je još zanimljivije, Huseina i njegove kolege uspio da riješi membrane, čime se pojednostavljuje strukturu i riješi unutarnji otpor.

Grafena veličine anoda je smanjen na kvadrat sa stranicom od 1 cm (u obliku folija). Onda naučnici nalazi između brtvom katode i anode gumene 1 mm debljine sa istom području. Nakon rez u centru brtvu 5 kvadratnih mreže od 5 mm, koja je služila kao anoda komore. Na obje strane Gumeni umetnuti iglu od šprice za ubrizgavanje sline u uređaj.

"Koristeći gumene nam daje još jednu prednost: uređaj postaje fleksibilan i može se priključiti na gotovo bilo kojoj površini. Osim toga, klima katoda eliminira potrebu za laboratorijske hemikalije"- rekao je Hussein.

Uprkos činjenici da je pljuvačka je uglavnom voda, ona se sastoji od neorganskih i organskih spojeva, kao što su glukoza. Bakterije ih mogu koristiti kao gorivo. Nakon testiranja uređaja, istraživači su otkrili da proizvodi viši gustine struje nego bilo koji drugi postojeći analogni - 1190 ampera po kubnom metru.

Samo jedan anoda folija grafena generira 40 puta više energije od konvencionalnog anoda izrađen od karbonskih materijala. Sve ovo je postalo moguće zahvaljujući izuzetnim karakteristikama elektroprovodnim grafen, koje omogućavaju elektrone za kretanje kroz lanac brže.

Šematski prikaz strukture gorive ćelije (Vector Bruce Logan, Penn State).

"Naša studija je prva koja je pokazala da je pljuvačka i vjerojatno drugim visoko koncentriranim organskih goriva se može koristiti za napajanje bioelectronic uređajima. Proizvodeći gotovo 1 mikrovat snage, naša gorivih ćelija je već dovoljno efikasan za pokretanje male snage lab-on-a-chip"- rekao je Hussein.

Istraživači napominju da će njihova tehnologija biti koristan za kreiranje testova za ovulaciju. Poznato je da je za vrijeme ovulacije pljuvačka provodljivost drastično opada, vjerovatno zbog povećanja sadržaja hormona estrogena. Novi gorive ćelije će mjeriti promjene u ovaj indeks kako bi se utvrdilo u trajanju do ženske plodnosti.

"Energije proizvedene od strane uređaja, može biti dovoljno za prijenos na pametnom telefonu. Ispostavilo se da zgodan i pristupačne porodice tehnologija planiranje"- kaže Huseina.

Trenutno, fizičari traže načine da se poveća moć uređaja na opseg mW. Najvjerojatnije, jer da će nadograditi zrak katoda.