Учёные создали микробные батарейки, которые для работы нужно просто воткнуть в грязь

Учёные из США разработали эффективную конструкцию микробных топливных элементов (МТЭ или MFC — microbial fuel cell), детали к которым можно найти на полках магазинов. Идея таких элементов была предложена около 100 лет назад, однако пока им не находилось применения. Сегодня подобные источники питания могут пригодиться для автономных датчиков с малым потреблением и это может дать технологии путёвку в жизнь.

Учёные создали микробные батарейки, которые для работы нужно просто воткнуть в грязь

Микробные топливные элементы работают на способности бактерий в процессе питания органическими остатками в субстрате — буквально в грязи — отрывать электроны и передавать их аноду. В новой батарее анод изготовлен из пористого углеродного материала в виде диска на её дне. Бактерии живут в нём и в процессе питания освобождают электроны. Процессы происходят без доступа кислорода. Для работы батарею необходимо донышком погрузить в грязь почти доверху.

Для длительной работоспособности подобных элементов важным условием было поддержание высокой влажности субстрата. Несоблюдение его могло свести на нет использование микробных топливных элементов. Также распространению МТЭ прежде мешала низкая выходная мощность. Для современных автономных датчиков низкая мощность источников питания — это не проблема. Что касается перепадов влажности, то учёные из Северо-Западного университета создали такую конструкцию батареи, чтобы она могла находиться как можно глубже в почве, где колебания влажности меньше.

Совсем погружать такую батарею в грязь нельзя. Для осуществления окислительно-восстановительных реакций на катоде, что ведёт к протеканию электрического тока, к катоду должен быть доступ кислорода. Катод в новой батарее располагается вертикально перпендикулярно дисковому аноду на дне элемента. По внешней стороне катод покрыт водоотталкивающим покрытием, что обеспечивает ему контакт с воздухом. Внутренняя сторона катода закрыта ионоселективной мембраной. Мембрана обращена внутрь пустого контейнера с крышкой, защищающей его от попадания грязи вовнутрь.

Читать также:
Zeekr начал отключать функции у электромобилей, которые покинули Китай без разрешения

Тестирование конструкции показало стабильную работу при различных уровнях влажности почвы, от полностью пропитанной влагой до «умеренно сухой» с 41 % воды по объёму. В среднем элемент вырабатывал примерно в 68 раз больше энергии, чем требовалось для работы простейших датчиков влажности и касания, а также обеспечивал работу передатчика для отправки данных на базовую станцию.

«Если мы представим будущее с триллионами таких устройств [автономных датчиков], мы не сможем изготовить каждое из них с питанием от лития, тяжёлых металлов и других токсических веществ, которые опасны для окружающей среды, — говорят разработчики. — Нам нужно найти альтернативы, которые могут обеспечить небольшое количество энергии для питания децентрализованной сети устройств. В поисках решений мы обратились к почвенным микробным топливным элементам, которые используют специальные микробы для расщепления почвы и вырабатывают небольшое количество энергии для питания датчиков. Пока в почве есть органика, необходимая для питания и разложения микробами, топливный элемент потенциально может работать вечно».

НОВОЕ НА САЙТЕ

Преследование «Сердца Молдовы» вызвало резонанс в мире, заявила Влах

ДзенMaxTelegram Экс-глава Гагаузии, лидер оппозиционной в Молдавии партии "Сердце Молдовы" Ирина Влах заявила, что на преследование властями возглавляемой ею партии обратили внимание в мире. Четыре оппозиционные партии - Соцпартия, Компартия, партия "Будущее Молдовы" и...

В МИД назвали слова Уитакера о российских активах неуместными

ДзенMaxTelegram Рассуждения постпреда США при НАТО Мэттью Уитакера об использовании замороженных российских активов являются неуместными, поскольку он не имеет ни компетенции, ни полномочий в этом вопросе, заявила официальный представитель МИД РФ Мария Захарова. Ранее...

Рубио обсудит с европейскими чиновниками план по урегулированию, пишет WSJ

ДзенMaxTelegram Госсекретарь США Марко Рубио в пятницу обсудит новый план США по Украине с европейскими чиновниками, ответственными за нацбезопасность, новый план США по Украине, утверждает The Wall Street Journal. "Европейские чиновники сообщают, что они...

ЕС плохо принял новость о мирном плане по Украине, заявил Сийярто

ДзенMaxTelegram Европейские политики дали понять, что по-прежнему хотят подорвать процесс урегулирования на Украине, в штыки приняв новость о разработке некоего мирного плана, заявил венгерский министр иностранных дел и внешнеэкономических связей Петер Сийярто. "Очень опасно,...

США заверили Украину, что учтут ее позицию по урегулированию, пишет Axios

ДзенMaxTelegram Белый дом указал Украине и странам Европы на то, что предлагаемый план по урегулированию обновляется в реальном времени и их позиции учтут, сообщает портал Axios со ссылкой на американского чиновника. "Администрация (президента США...