На гонке для нахождения альтернативы бензину для включения наших автомобилей, преобразовывая зерно, щепу и другую биомассу к этанолу весь гнев в эти дни. Но новая работа от исследователей в США предполагает, что превращение биомассы в водородный газ может быть более простой и потенциально более дешевой альтернативой в конце.Исследователи давно знали об этом, микроорганизмы в устройствах, названных микробовыми топливными элементами, могут сломать органику для генерации электричества непосредственно.
Если электроны, несущие эту нагрузку, могли быть объединены с протонами, которые также производят микроорганизмы в процессе, они могли использоваться для генерации водородного газа (H2), который мог использоваться в топливных элементах или специально разработанных двигателях внутреннего сгорания. Но микробовые топливные элементы не производят электроны с достаточно высоким напряжением, чтобы позволить им разделять на пары с протонами.
Два года назад исследователи во главе с Брюсом Логаном, специалистом по вопросам охраны окружающей среды из Университета штата Пенсильвания в Государственном колледже, показали, что было возможно обойти это путем предоставления электронов, сгенерированных микроорганизмами немного повышения внешней энергии.Оригинальный процесс не произвел достаточного количества водорода, чтобы быть полезным. Таким образом для их текущей работы, Логан и аспирант Шэоэн Ченг разместили бактерии, собранные из почвы или сточной воды в заполненном жидкостью судне, разделенном на две камеры тонкой мембраной.
Микроорганизмы сидят на положительно заряженном электроде в одной камере и ломают уксусную кислоту (чувствующий запах кислоты состав в уксусе), глюкоза и другая органика, производя электроны и протоны. Протоны распространяются к отрицательно заряженному электроду во второй камере. Электроны, между тем, путешествие через провод с положительного на отрицательный электрод, получая их энергетическое повышение от внешнего источника питания, прежде чем они встретятся, отходят назад с протонами и разделяют на пары для формирования водорода.Для проворота большего количества водорода Логан и Ченг улучшили мембрану, чтобы позволить протонам двигаться в катод приблизительно вдвое более легко, чем прежде.
Они также улучшили свой положительно заряженный электрод, дав ему более высокую площадь поверхности и рассмотрение его так, чтобы бактерии могли более легко придерживаться его. Результат является прибором, производит приблизительно 1 000 раз сумму H2 как их предыдущая система, исследователи сообщают онлайн на этой неделе в Продолжениях Национальной академии наук. Это также выходит вперед в эффективности: газ содержит почти в три раза больше энергии, чем добавлено от внешнего источника питания, чтобы заставить электроны и протоны объединяться.«Это – очень хорошая газета», говорят Брюс Риттман, специалист по вопросам охраны окружающей среды в Университете штата Аризона в Темпе. «Вы тратите немного энергии получить [H2], но Вы добираетесь намного более в ответ», говорит он.
Это, вероятно, сделает его намного более эффективным топливом в целом, чем превращение биомассы к этанолу, говорит Логан. Однако, Логан признает, что H2 имеет длинный путь для движения, прежде чем он будет использоваться для включения всех наших автомобилей, потому что это потребовало бы, чтобы совершенно новая инфраструктура была построена для отгрузки и хранения водородного газа.
Тем временем он говорит, голодные микроорганизмы могли использоваться в станциях очистки сточных вод, производя H2, который мог тогда быть продан для промышленного использования.