متن خبر

تاریخ خبر : ۱۴۰۰/۰۷/۲۰

تعداد بازدید : ۶۲

تعداد رای : ۱

افزایش بازدهی پیل های سوختی با تزریق نقره به باکتری

گروهی از مهندسان و شیمیدانان دانشگاه UCLA گام بزرگی در توسعه پیل های سوختی میکروبی برداشته اند، فناوری که از باکتری های طبیعی برای استخراج الکترون ها از مواد آلی موجود در فاضلاب برای تولید جریان الکتریکی استفاده می کند.

یو هوانگ، پروفسور و رئیس بخش علوم و مهندسی مواد در دانشکده مهندسی UCLA، می گوید: "سیستم های بازیابی انرژی زنده که از باکتری های موجود در فاضلاب استفاده می کنند، تلاش هایی برای پایداری محیط زیست را ارائه می دهند. جمعیت طبیعی باکتری ها می توانند با تجزیه ترکیبات شیمیایی مضر به کاهش آلودگی آبهای زیرزمینی کمک کنند. در حال حاضر، تحقیقات ما همچنین راهی عملی برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر از این فرایند را نشان می دهد."

 

این تیم روی باکتری ژن شوانلا تمرکز کرد، که به طور گسترده ای قابلیت های تولید انرژی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. آنها بدون در نظر گرفتن میزان اکسیژن در انواع محیط ها، از جمله خاک، فاضلاب و آب دریا، رشد می کنند. گونه های شوانلا به طور طبیعی مواد زائد آلی را به مولکول های کوچکتر تجزیه می کنند و الکترون ها محصول جانبی این فرایند متابولیک هستند. هنگامی که باکتری ها به شکل فیلم روی الکترودها رشد می کنند، مقداری از الکترون را جذب می کنند و یک پیل سوختی میکروبی ایجاد می کند که الکتریسیته تولید می کند. با این حال، پیل های سوختی میکروبی که توسط این نوع باکتری ایجاد می شوند قبلا نتوانسته اند از باکتری، جریان الکتریکی زیادی را جذب کنند و در نتیجه این فناوری را برای استفاده صنعتی کاربردی نیست. تعداد کمی از الکترون ها می توانند به اندازه کافی سریع حرکت کرده و از غشای باکتری خارج شده و وارد الکترودها شوند تا جریان الکتریکی و توان کافی را تأمین کنند.

 

برای رسیدگی به این موضوع، محققان نانوذرات نقره را به الکترودها که از نوعی اکسید گرافن تشکیل شده اند، اضافه کردند. نانوذرات یون های نقره را آزاد می کنند و باکتریها نیز با استفاده از فرایند متابولیک خود الکترون تولید می کنند. وقتی ذرات نقره درون باکتری ها قرار می گیرند، به عنوان سیم های انتقال میکروسکوپی عمل کرده و الکترون های بیشتری را که توسط باکتری تولید می شود، جذب می کنند.

 

نویسنده دیگر و استاد شیمی و بیوشیمی در UCLA نیز می گوید: "افزودن نانوذرات نقره به باکتری ها مانند ایجاد یک یک خط ویژه اختصاصی برای الکترون است که به ما امکان می دهد الکترون ها را با سرعت بیشتری استخراج کنیم." با بهبود کارایی انتقال الکترون، ترکیب فیلم شوانلا با نقره بیش از 80 درصد از الکترون های متابولیک را به مدار خارجی منتقل می کند و توان 0.66 میلی وات بر سانتی متر مربع تولید می کند که بیش از دو برابر بهترین پیل های سوختی بر پایه میکروبی است. با افزایش کارآیی فعلی و بهبود بازدهی، این مطالعه نشان داد که پیل های سوختی با باکتری های ترکیب شده با نقره، راه را برای ایجاد توان کافی هموار می کند.

 

نتایج این پژوهش در نشریه ساینس به چاپ رسیده است.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

Captcha