Исследователи из университета Бата (Великобритания) разработали миниатюрный топливный элемент, генерирующий электроэнергию из мочи.
Возможно, что уже в ближайшем будущем это устройство послужит прототипом для создания альтернативных источников электроэнергии — микробных топливных элементов — одновременно и дешёвых, и экологически чистых, работающих без использования ископаемых видов топлива и без связанных с этим выбросов парниковых газов.
Микробный топливный элемент — устройство, которое использует естественные биологические процессы «электрических» бактерий для переработки энергии химических связей органических веществ в электричество. Такой топливный элемент может быть эффективным и относительно дешёвым, а отходов, по сравнению с другими способами выработки электроэнергии, производит совсем мало.
Моча, попав в микробный топливный элемент, спровоцирует деятельность бактерий, вырабатывающих электричество. Энергия может быть использована непосредственно для питания электротехнических устройств или сохранена в аккумуляторах.
В исследовательскую группу вошли специалисты кафедры химической инженерии, кафедры химии и Центра устойчивых химических технологий (Centre for Sustainable Chemical Technologies, CSCT) университета Бата, а также Лондонского университета королевы Марии (Queen Mary University of London) и Бристольского центра биоэнергетики (Bristol Bioenergy Centre). Им удалось разработать новый вид микробных топливных элементов — меньше, мощнее и дешевле других подобных устройств (о которых мы писали — см. «Британские учёные предлагают писать в носки»).
Размер нового топливного элемента — около квадратного дюйма. В нём используется углеродный катализатор на катоде, получаемый из глюкозы и овальбумина. Этот биокатализатор — возобновляемый ресурс, значительно более дешёвый, чем платина, которую используют в других микробных топливных элементах.
Исследователи немало поработали над конструкцией, чтобы поднять эффективность элемента. За счёт увеличения размера электрода в ячейке топливного элемента с 4 мм до 8 мм выходную мощность удалось увеличить в десять раз. Кроме того, ячейки можно соединять, пропорционально увеличивая мощность.
В настоящее время один микробный топливный элемент может генерировать 2 Вт/м3, что достаточно для питания таких устройств, как мобильный телефон. Хотя это значительно меньше, чем дают другие альтернативные технологии, водородные или солнечные, существенное преимущества данной технологии: чрезвычайно дешёвое производство; использование отходов в качестве топлива; топливо, которое никогда не кончится; отсутствие вредных отходов.
Научно-исследовательская группа ищет пути повышения выходной мощности микробных топливных элементов. В будущем, за счёт оптимизации конструкции, их производительность будет увеличена.
