Inovatívne batérie využívajú ako palivo pre baktérie organickú hmotu a mikroplasty

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Mikrobiálne palivové články dokážu nepretržite generovať čistú elektrickú energiu.

• Program BLUE mieri na prevádzku pod hladinou s výkonom 10 W.

• Technológia využíva organickú hmotu a mikroplasty ako palivo pre baktérie.

Vedecké tímy z Michigan Tech a James Madison University vyvíjajú pod záštitou agentúry DARPA unikátne mikrobiálne palivové články. Tieto zariadenia sú súčasťou programu BLUE, ktorý sa zameriava na získavanie energie z biologických zdrojov v oceáne.

Cieľom je nahradiť tradičné batérie, ktorých výmena v hlbokých vodách je logisticky náročná a mimoriadne nákladná. Mikrobiálne palivové články využívajú prirodzený metabolizmus baktérií, ktoré pri rozklade organickej hmoty uvoľňujú elektróny. Tieto elektróny sa prenášajú z anódy na katódu, čím vzniká elektrický prúd využiteľný na napájanie senzorov.

Systém dokáže spracovávať rozpustenú organickú hmotu, fytoplanktón, zooplanktón a dokonca aj mikroplasty prítomné v morskej vode. Výzvou pre výskumníkov je nízka koncentrácia organického paliva v otvorenom oceáne v porovnaní s čistiarňami odpadových vôd.

Na vyriešenie tohto problému použili granulované aktívne uhlie v rúrkových článkoch, ktoré koncentruje živiny pre baktérie. Na tomto povrchu mikróby vytvárajú stabilné biofilmy, ktoré dokážu generovať elektrinu aj v prostredí s vysokým obsahom kyslíka.

Ambíciou projektu je dosiahnuť stabilný výkon 10 W po dobu minimálne jedného roka bez potreby ľudského zásahu. Hoci sa desať wattov môže zdať málo, pre mikroorganizmy je to bezprecedentná úroveň energie, ktorá stačí na prevádzku moderných senzorov.

Aktuálne prototypy už úspešne absolvovali 30-dňové testovanie v zálivoch Chesapeake a Galveston, kde preukázali svoju funkčnosť pod hladinou. Nová generácia týchto článkov má modulárnu a stohovateľnú konštrukciu, čo zjednodušuje ich nasadzovanie do oceánskych sietí.

Systémy sú navrhnuté tak, aby sa samovoľne dopĺňali palivom priamo z okolitého prostredia. To umožní vytvoriť autonómne siete tisícok plávajúcich senzorov v rámci programu Ocean of Things, ktoré budú monitorovať teplotu vody.

Využitie technológie je široké, od ekologického monitorovania migrácie živočíchov až po národnú obranu a akustické siete. Senzory budú môcť zostať aktívne v odľahlých oblastiach oveľa dlhšie, než umožňujú súčasné batériové sady porovnateľnej veľkosti.

Výskumníci aktuálne využívajú prediktívne modely na identifikáciu najvhodnejších globálnych lokalít pre nasadenie týchto generátorov. Program DARPA tak otvára dvere k trvalej prítomnosti inteligentných systémov v hlbinných prostrediach, ktoré boli doteraz energeticky nedostupné.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Udržateľné napájanie podvodných senzorov je kľúčové pre dlhodobé monitorovanie oceánov a globálnu bezpečnosť.

Zdroj: interestingengineering.com foto: ChatGPT