В Технологическом институте Джорджии (США) создали новый тип низкотемпературных топливных ячеек, которые преобразуют любую биомассу (например, древесные опилки, крахмал, целлюлозу) в электроэнергию. Катализатором процесса служат полиоксометаллаты, активируемые температурой или солнечным светом.
Биологические полимеры с трудом поддаются разложению, а использование ферментов или бактерий ограничивает КПД установок и создает ряд технических трудностей.
Новый катализатор справляется с этой задачей примерно в 100 раз эффективнее бактериальных топливных ячеек, работающих на целлюлозе. При воздействии тепла или света он запускает процесс окисления органики, при этом перенося электроны на анод и тем самым создавая электрический ток.
Эта технология основана на использовании биоэлектрохимических систем, в которых микроорганизмы или ферменты играют ключевую роль в процессе конвертации солнечной энергии в электричество.
Принцип работы биотопливных ячеек, активируемых солнечной энергией, заключается в следующем:
1. Фотосинтез. В биотопливных ячейках используются фотосинтезирующие организмы, такие как водоросли или цианобактерии. Эти организмы способны поглощать солнечный свет и преобразовывать его в химическую энергию.
2. Электронный транспорт. В процессе фотосинтеза происходит выделение электронов, которые могут быть направлены через электронный транспортный цепь к электродам биотопливной ячейки.
3. Производство электричества. При достаточном количестве света и активности фотосинтезирующих организмов, биотопливная ячейка может генерировать электричество, которое может быть использовано для питания устройств или накопления энергии.
Преимущества биотопливных ячеек, активируемых солнечной энергией, включают их экологическую чистоту, возможность использования в различных климатических условиях и потенциал для создания устойчивых источников энергии. Однако, этот тип технологии все еще находится на стадии исследований и разработок, и требует дальнейших усовершенствований для коммерческого применения.
Новая технология позволяет устройствам функционировать при комнатных температурах; в перспективе они могут использоваться как в бытовых, так и промышленных целях. При этом не требуется предварительной сегрегации биомассы, а значит, с их помощью можно утилизировать органические отходы, получая полезную энергию.