Микробиологический топливный элемент стал в четыре раза эффективнее
|
Разработанный в Пенсильванском университете топливный элемент, в котором используются живущие под напряжением колонии бактерий, позволяет в четыре раза увеличить выход водорода по сравнению с обычными топливными элементами ферментационного типа. Это стало возможным после того, как ученые смогли преодолеть так называемый «барьер ферментации».
Как пишет Washington Times, речь идет о микробиологическом топливном элементе, в котором источником водорода являются обычные сточные воды, возникающие в процессе хозяйственной и биологической жизнедеятельности человека. Энергия получается за счет того, что бактерий, которые содержатся внутри небольшой канистры, расщепляют находящиеся в воде органические соединения.
Продуктом жизнедеятельности бактерий, поясняет The Register, являются свободные электроны, протоны и ионы водорода. Через анод топливного элемента электроны по проводу переходят к катоду, где происходит их соединение с протонами и, как результат, получается водород.
Недостаток такой схемы — относительно малый выход водорода, из-за чего использование микробиологических топливных элементов в качестве источника энергии становится неэффективным (при этом их вполне можно использовать для очистки сточных вод). Количество производимого водорода ограничено так называемым «барьером ферментации» (fermentation barrier): разлагая органику, бактерия производит небольшое количество водорода и большое — отходов, вроде уксусной и масляной кислоты. На этом процесс заканчивается, потому что на разложение этих отходов у бактерии просто не хватает энергии.
Тем не менее сотруднику Пенсильванского университета Брюсу Логану (Bruce Logan) удалось решить эту проблему. Приложив к бактериям сравнительно слабый (всего 0,25 вольт, или десятую часть напряжения, необходимого для процесса электролиза воды) электрический ток, Логан сумел подхлестнуть метаболизм подопытных бактерий и добиться разложения уксусной кислоты на углекислый газ и водород. Благодаря использованию этой несколько жестокой стимуляции Логану удалось в четыре раза увеличить выход водорода из того же объема исходного сырья.
Проект Логана был осуществлен при поддержке сельскохозяйственного департамента США и Национального фонда научных исследований. Работа господина Логана будет напечатана в ближайшем номере журнала Environmental Science and Technology.
