Батарея на моче - дешевый источник энергии

Когда мы слышим о бактериях и моче, то обычно это означает самые неприятные инфекции, которые только могут возникнуть. Однако, в случае исследователей из Университета Бат в Великобритании, эти слова привели к выведению батареи, которая может использовать «энергию мочи», чтобы обеспечить столь необходимым электричеством страны третьего мира.

Работая с коллегами из Лондонского университета королевы Марии и центра биоэнергии в Бристоле, исследователи придумали тип микробного топливного элемента (MFC), питаемый человеческой мочой.

Микробный топливный элемент – это такое устройство, которое использует бактерии для выполнения реакций окисления/восстановления, используя такие органические материалы, как банановая кожура или, как в данном случае, моча.

В ходе такой реакции происходит обмен электронами между молекулами и производится электроэнергия. Чтобы сформировать батарею, необходимо вызвать эту реакцию в закрытой системе с анодом и катодом.

Ранее исследователи из Нидерландов продемонстрировали батарею на основе бактерий, которая, используя аналогичный принцип работы, могла заряжаться и разряжаться несколько раз. Чтобы вызвать реакцию использовали ацетат.

Для новой батареи моча служит в качестве топлива.

На практике, моча будет проходить через микробный топливный элемент для обеспечения реакции - бактериями вырабатывается электроэнергия, которая затем может быть сохранена или использована для непосредственного питания электрических устройств.

Этот новый топливный элемент, разработанный исследователями, размером всего один квадратный дюйм, и использует углеродный катализатор на катоде, который получен из глюкозы и альбумина, белка, обнаруженного в белковой массе яиц. Этот катализатор на основе биомассы является возобновляемым и гораздо более дешевой альтернативой платине, обычно используемой в других микробных топливных элементах.

Один микробный топливный элемент пока может генерировать 2 ватта на кубический метр, достаточно для питания такого устройства, как мобильный телефон. На текущий момент это значение не сравнимо с другими альтернативными технологиями, такими как водородные или солнечные топливные элементы и другими методами биоэнергетики.

Преимущества использования мочи в микробном топливном элементе включает в себя тот факт, что это бесплатное, доступное повсюду вещество, которое легко использовать - нет необходимости ждать, пока пройдет процесс разложения, как в случае с другими бактериальными материалами, такими как пищевые отходы.

Мы уже писали о батареях на основе мочи ранее, но в этот раз, размер и цена нового изобретения вселяют надежды.

Сами аккумуляторы стоят примерно 1-2 английских фунта каждый, а вещество, на котором они работают, насколько это очевидно, совершенно бесплатно, таким образом, технология могла бы помочь бедным странам получить ресурсы, необходимые для энергопитания важных технологий, таких как насосы или освещение.

Использование батареи на основе мочи также является отличным примером крайней утилизации отходов, обеспечивая питанием микробный топливный элемент и превращаясь в полезную энергию без какого-либо загрязнения, связанного с другими источниками топлива, как, например, при сжигании ископаемого топлива.

«Микробные топливные элементы могут играть важную роль в поиске решения проблемы, которое поддерживало бы безопасную, доступную и экологически чувствительную энергию, известную как энергетическая трилемма», сказал представитель университет Бат, доктор Мирелла Ди Лоренцо (Mirella Di Lorenzo), которая является соавтором работы. «Пока нет единого решения этой «энергетической трилеммы» помимо полного использования доступных местных ресурсов, которые включают в себя также мочу».

Следующим шагом для исследователей будет выяснение, как увеличить выход энергии у микробного топливного элемента на основе мочи. Они уже обнаружили, что за счет расширения электродов в ячейке с 4 до 8 мм, выходная мощность возрастает в десятки раз, и что укладка батарей в стопку может привести к еще большей электрической мощности.