Nanotech -belægninger producerer 20 gange mere elektricitet fra spildevand

Ingeniører ved Oregon State University har gjort et betydeligt fremskridt i retning af at producere elektricitet fra spildevand, ved brug af nye belægninger på anoderne i mikrobielle elektrokemiske celler, der øgede elproduktionen cirka 20 gange.

Fundene, netop udgivet online i Biosensorer og bioelektronik, en professionel journal, bringe forskerne et skridt tættere på teknologi, der kan rense bioaffald, samtidig med at det producerer nyttige niveauer af elektricitet - en lovende ny innovation inden for spildevandsrensning og vedvarende energi.

Ingeniører fandt ud af, at ved at belægge grafitanoder med et nanopartikellag af guld, produktionen af ​​elektricitet steg 20 gange. Belægninger med palladium gav en stigning, men ikke nær så meget. Og forskerne mener, at nanopartikelbelægninger af jern - som ville være meget billigere end guld - kunne producere elektricitetsstigninger svarende til guld, for i hvert fald nogle typer bakterier.

"Dette er et vigtigt skridt i retning af vores mål, "sagde Frank Chaplen, en lektor i biologisk og økologisk teknik. "Vi mangler stadig nogle forbedringer i designet af katodekammeret, og en bedre forståelse af samspillet mellem forskellige mikrobielle arter. Men den nye tilgang producerer klart mere elektricitet. "

I denne teknologi, bakterier fra bioaffald, såsom spildevand, placeres i et anodekammer, hvor de danner en biofilm, forbruge næringsstoffer og vokse, i processen med at frigive elektroner. I denne sammenhæng, spildevandet er bogstaveligt talt brændstoffet til elproduktion.

I relateret teknologi, en lignende tilgang kan muligvis producere hydrogengas i stedet for elektricitet, med potentiale til at blive brugt i brintbrændselsceller, der kan drive fremtidens biler. I begge tilfælde, rensningen af ​​spildevand kan ændres fra en energiforbrugende teknologi til en, der producerer brugbar energi.

Forskere i OSU College of Engineering og College of Agricultural Sciences, herunder Hong Liu, en adjunkt i biologisk og økologisk teknik, er nationale ledere i udviklingen af ​​denne teknologi, hvilket kunne reducere omkostningerne ved spildevandsrensning betydeligt i USA. Det kan også finde applikationer i landdistrikter eller udviklingslande, hvor manglen på en tilstrækkelig strømforsyning gør rensning af spildevand upraktisk. Det kan være muligt at oprette rensningsanlæg, der er fuldstændigt selvforsynende med hensyn til energiforbrug.

Teknologien fungerer allerede på laboratoriebasis, siger forskere, men forskud er nødvendige for at sænke omkostningerne, forbedre effektivitet og elektrisk effekt, og identificere de billigste materialer, der kan bruges.

Denne forskning er blevet støttet af National Science Foundation og Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

"Nylige fremskridt inden for nanofabrikation giver en unik mulighed for at udvikle effektive elektrodematerialer på grund af den bemærkelsesværdige strukturelle, elektriske og kemiske egenskaber ved nanomaterialer, "forskerne skrev i deres rapport." Denne undersøgelse viste, at nano-dekoration i høj grad kan forbedre ydeevnen af ​​mikrobielle anoder. "