Научная группа исследователей из МГУ им. М. В. Ломоносова и Института фундаментальных проблем биологии РАН разработала уникальный биореактор, совмещающий в себе бактериальную среду, производящую водород из бумажных отходов, и топливный элемент, превращающий этот водород в электричество.
Простая на первый взгляд идея собирать и сжигать водород, выделяемый колониями анаэробных бактерий при потреблении ими органических отходов, пока не может стать во всём мире практической технологией. Причина – побочные эффекты, сводящие на нет явные плюсы такого подхода: например, то, что вместе с водородом выделяется и большое количество вредного сероводорода и углекислого газа. Со временем возрастающая концентрация биогаза начинает скачкообразно тормозить весь процесс выделения биогаза. Непрерывное же отделение водорода от реакционной смеси – слишком хлопотно и затратно.
Оптимальным стала бы мгновенная переработка водорода в энергию. Именно это и удалось реализовать группе российских учёных во главе с Александром Нетрусовым, сообщает портал «Наука и технологии России». Для получения энергии исследователи разработали свой вариант топливного элемента – электрохимического устройства, в котором энергия выделяется за счёт окисления топлива.
Учёным удалось отказаться от традиционных дорогущих платиновых электродов, которые к тому же быстро портятся от тех же нежелательных составляющих биогаза. Они применили электроды на основе фермента гидрогеназы определенного вида микроорганизмов – вещества, позволяющего бактериям поглощать и перерабатывать водород. Полимерная мембрана топливного элемента была изготовлена из нафиона, а сам он погружён в среду с анаэробными гетеротрофными бактериями, производящими водород.
В качестве топлива использовалась чистая целлюлоза или офисные бумажные отходы. В результате максимальная выходная мощность биореактора составила 200 мкВт/см2. При этом достигается она при температуре всего 60 градусов Цельсия, обеспечивающей необходимый баланс между стабильностью и активностью электродов и после 50 часов работы, необходимых для активации ферментативной реакции.
Простая на первый взгляд идея собирать и сжигать водород, выделяемый колониями анаэробных бактерий при потреблении ими органических отходов, пока не может стать во всём мире практической технологией. Причина – побочные эффекты, сводящие на нет явные плюсы такого подхода: например, то, что вместе с водородом выделяется и большое количество вредного сероводорода и углекислого газа. Со временем возрастающая концентрация биогаза начинает скачкообразно тормозить весь процесс выделения биогаза. Непрерывное же отделение водорода от реакционной смеси – слишком хлопотно и затратно.
Оптимальным стала бы мгновенная переработка водорода в энергию. Именно это и удалось реализовать группе российских учёных во главе с Александром Нетрусовым, сообщает портал «Наука и технологии России». Для получения энергии исследователи разработали свой вариант топливного элемента – электрохимического устройства, в котором энергия выделяется за счёт окисления топлива.
Учёным удалось отказаться от традиционных дорогущих платиновых электродов, которые к тому же быстро портятся от тех же нежелательных составляющих биогаза. Они применили электроды на основе фермента гидрогеназы определенного вида микроорганизмов – вещества, позволяющего бактериям поглощать и перерабатывать водород. Полимерная мембрана топливного элемента была изготовлена из нафиона, а сам он погружён в среду с анаэробными гетеротрофными бактериями, производящими водород.
В качестве топлива использовалась чистая целлюлоза или офисные бумажные отходы. В результате максимальная выходная мощность биореактора составила 200 мкВт/см2. При этом достигается она при температуре всего 60 градусов Цельсия, обеспечивающей необходимый баланс между стабильностью и активностью электродов и после 50 часов работы, необходимых для активации ферментативной реакции.
[ Регистрация | Вход ]