Fritstående anode til brug for at hjælpe mikrobielle brændselsceller med at omdanne affald til elektricitet

(Phys.org) - Et team af forskere fra flere institutioner i Kina har udviklet en fritstående anode, der kan bruges til at overføre elektrolytter fra bakterier i spildevand til en mikrobiel brændselscelle. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab fremskridt , holdet beskriver, hvordan de byggede deres sonde, dens effektivitet og deres planer for at forbedre deres design.

Behandling af menneskeligt affald er en energiintensiv proces, med nogle skøn, der tyder på, at det tegner sig for 3 til 5 procent af al elektricitet, der forbruges i USA frustrerende, forskere har ikke været i stand til at finde en måde at bruge affaldet til at skabe elektricitet til at behandle det, på en måde, der er effektiv nok til at gøre det umagen værd - meget af den nuværende teknologi centrerer sig omkring gæring og afbrænding af metanen, der resulterer, men sådan proces er endnu ikke effektiv nok til at berettige til brug i egentlige spildevandsrensningsanlæg. En anden tilgang er at skabe spildevandsbaserede brændselsceller, som ville fungere ved at trække bakterielle elektrolytter ud af affaldet og bruge det til at skabe elektricitet - det er holdningen i Kina.

Den nye anode er baseret på en 3D -grafen -aerogel dekoreret med platin -nanopartikler - holdet beskriver det som en "makroporøs struktur, der er gunstig for immobilisering af mikroorganismer og effektiv elektrolyttransport." I laboratoriet ligner det lidt en klump pimpsten, den porøse overflade giver mere overfladeareal. Holdet testede sonden først med vand inficeret med Shewanella oneidensis bakterie, bemærke, hvordan bakterierne blev fastgjort i anodens porer. De testede det yderligere med en mikrobiel brændselscelle og spildevandsprøver taget fra et egentligt spildevandsrensningsanlæg, og beviste, at sonden fungerede som designet ved at bruge den resulterende energi, der blev krævet fra spildevandet, til at drive en lille digital køkkentimer.

Forskergruppen erkender, at deres proces stadig ikke er effektiv nok til praktisk brug, men foreslår, at deres sonde er en demonstration af, hvad der kan blive en rigtig applikation. Yderligere forhindringer at overvinde vil omfatte udskiftning af platin med noget meget billigere, og finde en måde at gøre sonden holdbar nok til at holde i mange år nedsænket i råt spildevand.

© 2015 Phys.org