Аккумулятор на органическом топливе – неисчерпаемый источник водорода

Аккумулятор на органическом топливе – неисчерпаемый источник водорода

Американские ученые утверждают, что аккумуляторы, заправляемые вместо топлива определенным видом бактерий, могут работать автономно и производить неограниченное количество водорода.

До недавнего времени, по их заявлению, для запуска данного процесса требовался внешний источник энергии. Помимо этого, американские ученые добавляют, что нынешняя стоимость применения новой технологии слишком высока, чтобы внедрять ее в промышленность. Подробности сделанного открытия были опубликованы в журнале «ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences» («Труды Национальной академии наук»).

 «Существуют бактерии, которые появляются в окружающей среде естественным путем и которые способны высвобождать электроны из клеток – другими словами, они фактически могут производить электричество, разрушая органическое вещество», – объясняет один из участников проекта, профессор Пенсильванского государственного университета Брюс Логан.

 «Мы используем эти микроорганизмы в так называемых микробиологических топливных элементах для производства электроэнергии. Мы также можем применять их для выделения  газообразного водорода, но для этого понадобится чуть больше энергии, – отмечает профессор – Это значит, что при переработке растительного материала наши микроорганизмы расщепляют уксусную кислоту на протоны, электроны и углекислый газ. При прохождении электротока протоны присоединяют электроны и восстанавливаются до молекулярного водорода».

По словам профессора Логана, для производства водорода таким образом используется так называемая микробиологическая ячейка электролиза. Новшеством в данном случае является то, что ученым больше не приходится использовать внешние источники питания, чтобы обеспечить систему электроэнергией.

Водороду уже давно пророчат славу главного транспортного топлива будущего, однако пока он еще не заявил о себе в полный голос.

«Достаточно добавить немного пресной  и соленой воды, а также несколько мембран – и создаваемый электрический потенциал приводит к высвобождению энергии».

В основе функционирования микробиологической ячейки электролиза лежит процесс так называемого реверсивного электродиализа, то есть энергия выделяется благодаря разнице в степени минерализации соленой и пресной воды.

В своей работе профессор Логан и его коллега Юнги Ким объясняют, как множество мембран аккумулируют энергию в системе реверсивного электродиализа: при перемещении заряженных атомов из соленой воды в пресную возникает небольшое напряжение, которое можно использовать для производства энергии.

«Это ключевой элемент наших исследований», – заявил профессор Логан в интервью телеканалу ВВС, объясняя принцип действия аппарата, названного «микробиологической электролизной ячейкой на обратном электродиализе».

 «Опреснение воды требует существенных затрат энергии. Но если смешать пресную и соленую воду, можно получить таким образом достаточно энергии, чтобы обеспечить непрерывность процесса».

Стадия развития

Профессор Логан подчеркивает, что технология получения электроэнергии с помощью реверсивного электродиализа лишь только зарождается, поэтому она еще не может  получить широкого распространения.

«Это очень «молодая» технология, – говорит профессор. – Она чем-то напоминает солнечную энергетику. Мы уже довольно давно знаем, что энергию солнца можно преобразовать в электроэнергию, но нам понадобилось много времени, чтобы снизить затраты на ее получение. Сэнергиейобратногоэлектродиализатожесамое. Мы могли бы использовать ее уже сейчас, но расходы пока слишком велики. Поэтому главный вопрос заключается в том, как сократить эти расходы».

Следующим шагом на пути освоения микробиологического способа производства электроэнергии станет создание более крупных аккумуляторов. «Они позволят точнее оценить, насколько больших инвестиций и затрат требует эта технология», – поясняет американский ученый.

Логан и его коллеги признают, что водород «обладает потенциалом высокоэффективного энергоносителя», но его использование всегда вызывало сомнения с точки зрения рентабельности и экологичности, поскольку чаще всего водород производят путем сжигания ископаемых видов топлива.

«Мы используем водород чаще, чем можем себе представить. С его помощью мы производим топливо, используем в пищевой промышленности. Будем ли мы применять его в транспортной системе, покажет время», – добавляет профессор.

Несмотря на многочисленные затруднения, авторы статьи, опубликованной в ведущем научном журнале США, настроены вполне оптимистично: «Интегрированная система такого рода может существенно упростить процесс очистки сточных вод, производя газообразный водород без каких-либо дополнительных затрат».

В заключение профессор Логан добавил, что рабочая модель микробиологической ячейки электролиза была недавно выставлена в Лондонском музее наук как элемент экспозиции «Водяные войны».

Mark Kinver, BBCNews, перевод с английского – Наталья Коношенко

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-14976893

  • Дата публикации: 26.09.2011
  • 196

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться