Как работают и на что способны микробные топливные элементы
Сегодня ученые во всем мире заняты поиском инновационных решений, которые позволили бы производить топливные элементы с меньшим уроном для экологии. А некоторые виды загрязнений даже научились использовать для генерации энергии. Например, углеродные наночастицы (CNP), полученные из дизельной сажи автомобильных выхлопов.
CNP имеют уникальную структуру — концентрические нанолуковичные кольца. Чудо происходит, если ввести в материал модифицированные гетероатомные мезопористые фракталоподобные электроды (N-S-CNP) (анод и катод) на основе гетероатомов. Углерод, легированный гетероатомом с его электронными неподеленными парами, усиливает каталитическую активность так называемых микробных топливных элементов (MFC). То есть таких, в которых используются биохимические реакции живых бактериальных культур. Применительно к микробным биобатареям, N-S-CNP позволяет более эффективно вырабатывать электроэнергию. Показатели роста впечатляющие: напряжение холостого хода 0,8 ± 0,025 В, плотность тока 9 200 ± 100 мА/м2, максимальная мощность 2 200 ± 50 мВт/м2.
На сегодняшний день ученые выявили пять видов бактерий, которые годятся для такого применения (все они живут в сточных водах). Среди них особого упоминания заслуживают Serratia marcescens и Raoultella ornithinolytica, так как они способны формировать прочные биопленки. Толстая биопленка на поверхности анода накапливает большее количество электронов. В этом и состоит секрет превосходной производительности MFC.
Занимательная Физика
