Stvoren mikrobne gorive ćelije koje djeluju na ražnju

Tim inzhenrov fizičara iz Saudijske Arabije i SAD-a razvili novi mikrobni gorivih ćelija je mikrona veličine. Minijaturna sustav se sastoji od nekoliko slojeva grafena, hrani tekućine (na primjer, slina) i sposoban je za isporuku do 1 mW snage.

Tehnologija su mikroorganizmi - bakterije koje stvaraju električnu energiju iz raznih otpada. Oni razgrađuju organske tvari u tijeku kojega se oslobađaju elektroni, koji su poslani na anodi. Elektroni zatim teče kroz vanjski krug na katodu, i na taj način stvaraju električnu struju.

Minijaturne gorive ćelije uglavnom sadrže dvije kamere, koje su smještene u anode i katode odvojen polupropusnom membranom. Problem kod ovog oblika je da je katodna komora potrebno redovito obnavljanje svježe akceptora elektrona, npr ferocijanidom, koji daje veću b gustoćom snage od više lako dostupnih i manje toksične akceptora, kao što su kisik. Potonji je, usput, već koristiti samo u proizvodnji velikih mikrobne gorive ćelije.

Sada, istraživački tim na čelu s Muhammad Hussein (Muhammed Hussain) od kralja Abdullaha sveučilišta znanosti i tehnologije u suradnji s University of Pennsylvania kolega uspostavio ćeliju goriva na bazi grafena i višeslojni gume. Uređaj sadrži i klima katoda, najprije se koristi u tako mali sustav.

Novi mikrobna goriva ćelija ima jednostavnu strukturu i minijaturnu veličinu (foto Bruce Logan, Penn State).

Što je još zanimljivije, Husein i njegovi kolege uspjeli riješiti membrane, čime se pojednostavljuje strukturu i dobili osloboditi od unutarnjeg otpora.

Grafen veličina anode je smanjen na kvadrat sa strane (1 cm u obliku folije). Zatim znanstvenici postavljen između katode i anode gumenom brtvom 1 mm debljine s istom području. Nakon rezanja na sredini brtva 5 kvadratnog otvora od 5 mm, koja je služila kao anodne komore. Na obje strane umetnute gumene brtve igle iz šprice ubrizgati sline u uređaj.

"Korištenje guma nam daje još jednu prednost: uređaj postaje fleksibilan i može biti priključen na gotovo svaku podlogu. Nadalje, zračni katode eliminira potrebu za laboratorijske kemikalije"- rekao je Hussein.

Vara sline je uglavnom voda, da sadrži anorganske i organske spojeve, kao što su glukoza. Bakterije mogu ih koristiti kao gorivo. Nakon testiranja uređaja, istraživači su otkrili da proizvodi veće gustoće struje nego bilo koji drugi postojeći analogni - 1190 ampera po kubičnom metru.

Samo jedan anoda folija stvara grafena 40 puta više energije od konvencionalnog anode izrađene od ugljika materijala. Sve je to postalo moguće zahvaljujući izuzetnim karakteristikama električki vodljive grafena koji omogućuju elektronima da se kreću kroz lanac brže.

Shematski prikaz ustroja ćelija goriva (Vector Bruce Logan, Penn State).

"Naša studija je prva koja pokazuju da sline i vjerojatno drugih visoko koncentrirane organske goriva može se koristiti za napajanje bioelektroničkih uređaja. Izrada gotovo 1 mikrovat snage, naše gorivo stanica je već dovoljno učinkovita za napajanje niske potrošnje laboratorijske na-čip"- rekao je Hussein.

Znanstvenici ističu da je njihova tehnologija će biti koristan za stvaranje testove za ovulaciju. Poznato je da je za vrijeme ovulacije slina vodljivost pada dramatično, vjerojatno zbog povećanja sadržaja hormona estrogena. Nova goriva ćelija će mjeriti promjene u ovom indeksu odrediti rok od maksimalno žensku plodnost.

"Energija koju stvara uređaj, može biti dovoljan za prijenos na smartphone. Ispada tehnologije planiranja zgodan i pristupačne obitelj"- kaže Husein.

Trenutno, fizičari su u potrazi za načine kako povećati snagu uređaja u ponudu milliwatt. Najvjerojatnije, jer da će nadograditi zraka katoda.