Creat cu celule de combustibil microbian care operează pe un scuipat

Echipa inzhenrov fizicieni din Arabia Saudită și Statele Unite au dezvoltat o nouă celulă de combustibil microbian este de dimensiuni microni. Sistemul miniatură este format din mai multe straturi de graphene, se alimentează fluide (de exemplu, saliva) și este capabil să ofere până la 1 mW putere.

Tehnologia sunt microorganisme - bacterii care produc energie electrică din diverse deșeuri. Ele se descompun substanțele organice în cursul căreia electronii sunt eliberați, care sunt trimise la anod. Electronii curge apoi printr-un circuit exterior la catod și astfel generează un curent electric.

Celulele de combustie miniaturale cuprind, în general două camere, care sunt plasate într-un anod și un catod separate printr-o membrană semipermeabilă. Problema cu acest design este că camera de catod este necesar să se alimenteze în mod regulat acceptoare de electroni proaspete, de exemplu, ferocianura, care conferă b densitate de putere mai mare decât acceptori disponibile în măsură mai ușor și mai puțin toxice, cum ar fi oxigenul. Acesta din urmă, de altfel, utilizat anterior numai în fabricarea de pile de combustie microbiene la scară largă.

În acest moment, echipa de cercetare condusa de Mohamed Hussein (Muhammad Hussain) de la Regele Abdullah Universitatea de Știință și Tehnologie, în colaborare cu Universitatea din Pennsylvania colegii stabilit celula de combustibil pe baza de grafen și cauciucul multistrat. Dispozitivul conține, de asemenea, un catod de aer, folosit pentru prima dată într-un astfel de sistem minuscul.

Noua celule de combustibil microbian are o structură simplă și o dimensiune în miniatură (foto Bruce Logan, Penn State).

Ceea ce este și mai interesant, Hussein și colegii săi au reușit să scape de membrana, simplificând astfel structura și a scăpa de rezistența internă.

dimensiune anod Grafena a fost redus la un pătrat cu latura de 1 cm (sub formă de folie). Apoi, oamenii de știință plasate între garnitura de catod și anod din cauciuc 1 mm grosime, cu aceeași suprafață. După tăierea în centrul garniturii 5 ochiuri pătrate de 5 mm, care a servit drept camera de anod. Pe ambele părți ale garniturii de cauciuc introdus acul de seringă pentru a injecta salivă în dispozitiv.

"Utilizarea de cauciuc ne oferă un alt avantaj: dispozitivul devine flexibil, și poate fi atașat la aproape orice suprafață. Mai mult, un catod de aer elimină necesitatea substanțe chimice de laborator"- a spus Hussein.

In ciuda faptului ca saliva este predominant apă, ea cuprinde compuși anorganici și organici, cum ar fi glucoza. Bacteriile le pot folosi drept combustibil. După testarea dispozitivului, cercetătorii au constatat că acesta produce o densitate de curent mai mare decât orice alt analog existent - 1190 Amperi pe metru cub.

Doar o singură folie de anod graphene generează de 40 de ori mai multă energie decât un anod convențional realizat din material carbonic. Toate acestea au devenit posibile datorită caracteristicilor excepționale ale grafen bun conducător de electricitate, care permit electronii să se deplaseze prin lanțul mai rapid.

Reprezentarea schematică a structurii de celule de combustibil (Vector Bruce Logan, Penn State).

"Studiul nostru este primul care demonstreaza ca saliva si, probabil, alți combustibili organici foarte concentrate pot fi folosite pentru dispozitive bioelectronic de putere. Producerea de aproape 1 putere microwatt, celula noastră de combustibil este deja suficient de eficientă pentru consum redus de energie-putere Lab-on-a-chip"- a spus Hussein.

Cercetatorii au observat ca tehnologia lor va fi utilă pentru crearea de teste pentru ovulatie. Este cunoscut faptul că în timpul ovulației saliva conductivității scade dramatic, probabil datorită creșterii conținutului hormonului estrogen. Noua celula de combustibil va masura schimbarile in acest indice pentru a determina perioada de maximă fertilitate feminină.

"Energia generată de dispozitiv, poate fi suficient pentru transmiterea pe un smartphone. Se pare că tehnologia de planificare familială convenabil și la prețuri accesibile"- spune Hussein.

În prezent, fizicienii sunt caută modalități de a crește puterea dispozitivului la gama milliwatt. Cel mai probabil, pentru că acestea vor actualiza catod de aer.