Учёные ТулГУ в составе исследовательской группы добились существенного увеличения эффективности выработки электроэнергии с помощью так называемых «живых батареек», созданных из растений и микробов. Такие устройства не только не наносят вреда природе, но и способны очищать сточные воды.
Отчёт о проделанной работе опубликован в журнале «Ученые записки Казанского университета». В растительно?микробной батарее электрический ток генерируется двумя электродами.
На одном из них (аноде с положительным зарядом) наблюдается перемещение электронов, обусловленное биохимическими процессами в клетках бактерий и растений. На другом электроде (катоде) в это время происходит образование воды.
Растения вместе с микроорганизмами функционируют как миниатюрная электростанция, питающаяся естественными биохимическими реакциями, пояснили в Тульском государственном университете (ТулГУ). Подобные устройства называют растительно?микробными топливными элементами (РМТЭ).
Обычно именно катодная реакция ограничивает работу всей системы и снижает её эффективность, пояснили исследователи. Без катализатора эта реакция идёт слишком медленно, а в современных РМТЭ для её ускорения применяют дорогую платину, что затрудняет массовое внедрение «зелёных батарей» в автономные системы очистки воды или для питания маломощных сенсоров и светодиодного освещения, рассказал заведующий лабораторией экологической и медицинской биотехнологии ТулГУ Сергей Алферов. Учёные ТулГУ совместно с коллегами из Иркутского национального исследовательского технического университета предложили более доступный материал для восстановления кислорода до воды, при этом повысив выходную мощность РМТЭ в полтора раза.
«В нашей работе мы заменили платину на более дешёвый диоксид марганца. Этот материал оказался высокоэффективным и улучшил характеристики растительно?микробного топливного элемента.
С прежним катализатором мощность элемента составляла 20 мВт/м2, с новым она выросла до 33 мВт/м2 при одновременном снижении внутреннего сопротивления», — уточняют учёные. Специалисты отмечают, что растительно?микробные топливные элементы могут быть полезны в тёплых регионах, где остро стоит вопрос обеспечения чистой водой.
После успешных лабораторных испытаний коллектив планирует заняться масштабированием системы и проведением испытаний в условиях, близких к реальным.