Получение электричества из отходов шоколадного производства, морковки, винограда и глюкозы, содержащейся в крови человека, открывает новые возможности применения необычных источников тока в быту и медицине. В перспективе их намерены использовать для питания имплантантов и других миниатюрных электроустройств.
Биологические топливные элементы в быту и медицине
Для питания имплантируемого датчика уровня сахара в крови требуется около 0,2мВт мощности. Именно столько вырабатывает экспериментальный, размером с крошечную монету, топливный элемент, созданный командой ученых во главе с Matsuhiko Nishizawa (М.Нисизавой) из Tohoku University (университета Тохоку). Энергия продуцируется из глюкозы, содержащейся в крови, а для транспорта электронов применяется витамин К3, содержащийся в организме. Благодаря тому, что в конструкции не используются ни токсичные вещества, ни металлы, система может быть вмонтирована в искусственных сердцах и прочих ответственных имплантатах.
Электричество из шоколада, точнее из отходов шоколадной фабрики: растворов нуги и карамели, получено британским микробиологом Lynne Mackaskie (Л. Маккаски). В опытах, проводимых ей в лаборатории университета Бирмингема, бактерии Escherichia coli «съедали» карамель и, расщепляя сахар, производили водород. Полученный водород передавался в топливный элемент, вырабатывающий энергию, способную приводить в движение электромотор небольшого вентилятора.
Биотопливная ячейка создана на основе винограда учеными из Университета Техаса в Остине. Растение вырабатывает энергию в результате метаболизма глюкозы и кислорода. Ячейка, состоящая из углеродистых анода и катода, размером тоньше волоса человека, производит 2,4 мкВт электроэнергии. Помимо погружения в богатый глюкозой виноград, ученые предприняли попытку погрузить устройство в тело насекомых и животных, предполагая возможность питания природным электричеством крохотных чипов и датчиков- имплантатов.
В университете Западной Англии (UWE) в Бристоле группой ученых из лаборатории интеллектуальных автономных систем, под руководством Chris Melhuish (Криса Мелхуиша), была создана органическая батарея. Этот источник питания размером с небольшой плеер демонстрирует возможность преобразования пищевых отходов в электричество.
Ученые называют маленькие генераторы микробными топливными ячейками (MFCs). Батарея способна перерабатывать в электричество кубики сахара, в будущем их планируют заменить морковью. Бактерии E. Coli производят ферменты, расщепляющие углеводы, выпуская атомы водорода. Электроны, выделенные из атомов водорода, направляются к аноду топливной ячейки. Демонстрируя эффективность MFC, исследователи соединяют последовательно несколько топливных ячеек и используют батарею для маленького робота по имени EcoBot.50 граммовсахара достаточно, чтобы робот функционировал 8 часов.