Приветствую Вас, Гость! Регистрация RSS

Сайт "Cner"

Четверг, 18.04.2024
Главная » Статьи » Другие статьи » Статьи из литературы
Бактерии вырабатывают электроэнергию
Полупроводниковые приемники и маломощная приемо-передающая аппаратура, фонарик и электрические часы работают от электрохимических источников тока. Но беда в том, что продолжительность их жизни определяется временем разрушения одного из электродов при химическом взаимодействии с электролитом.

Новое же открытие в области источников тока — биохимические топливные элементы или биоэлементы— свободны от этих недостатков. Биоэлементы при работе не выделяют тепла (недостаток электрохимических элементов при работе в космосе), и электроды в процессе работы не разрушаются и не подвергаются коррозии.

Какое количество металла, идущего на изготовление электродов в электрохимических батареях, освободится при замене их биоэлементами! Срок службы таких элементов во много раз больше, чем электрохимических элементов. Принимая во внимание возможность работы био- лементов на таких веществах, как морская вода, различных отбросах органического и неорганического происхождения, можно представить, как широко они будут применяться для электропитания маяков и космических кораблей, шахт и морских судов.

Однако в настоящее время биоэлементы — экспериментальные конструкции с небольшой удельной мощностью. Получены плотности тока порядка нескольких миллиампер на квадратный сантиметр. При покрытии электродов микроорганизмами плотность тока увеличивается.

Подбор соответствующих материалов и конфигураций биоэлементов поможет быстрее использовать их для практических целей. Считают, что лучшими видами топлива для

биохимических батарей являются углеводороды, жирные кислоты, спирты, углеводы и мочевина. Лучшие окислители — нитраты, сульфаты и карбонаты. Необходимыми биологическими агентами могут быть бактерии или ферменты.

Получение электрического тока в биоэлементах может происходить с непосредственным или косвенным участием бактерий. Поэтому процессы, происходящие в биоэлементах, разделяются на два класса.

Косвенный способ.

Бактерии вырабатывают промежуточный элект- роактивный материал, такой, как кислород или водород, который выделяется в результате многих биологических процессов. Эти электроактивные материалы (газы) и вступают в электрохимическую реакцию с раствором электролита (рис. 1 ,а).

Подобно тому, как это имеет место в обычных электрохимических элементах, когда разность потенциалов на электродах определяется свойствами металлов, можно получить соответствующую разность потенциалов между различными газами. При паре электроактивных газов водород — кислород со слабым раствором серной кислоты можно обеспечить эдс элемента порядка двух вольт.

Так как бактерии вырабатывают лишь промежуточный электроак- тивный материал — водород или кислород, то такой способ получения электрического тока называется косвенным.

Непосредствеииый способ.

В биоэлементах второго типа (рис. 1,6), где бактерии участвуют в реакции непосредственно, активный промежуточный материал существует короткий промежуток времени и обе реакции (биохимическая и электрохимическая) происходят одновременно. В этом случае топливо и бактерии (или ферменты) помещаются в одну из двух секций элемента. Пока в биоэлемёнт не залит электролит, он работать не может. В присутствии электролита бактерии «начинают» электрохимическую реакцию.

В литературе имеются сообщения об испытании биоэлементов, рассмотренных типов, фирмами Америки и о постройке многоваттного биоэлемента, работающего на сернокислом магнии, предназначенного для работы в океане (сернокислого магния много в водах океана). Сообщается, также о биоэлементах, работающих на мочевине.

Некоторые специалисты, судя по литературным источникам, представляют себе механизм получения тока в биоэлементах иначе. Они считают, что бактерии не потребляют твердой пищи, а фактически используют в качестве «питания» электрические заряды. Разрез биологического элемента, в котором бактерии «едят» электроны, схематично показан на рис. 2.



Элемент состоит из сосуда, разделенного на два отсека пористой перегородкой. В каждом отсеке помещено по инертному электроду. Электролитом служит слабый раствор серной кислоты. Неорганический материал (железный купорос) в одном из отсеков реагирует с кислотой, освобождая электроны и водород. Происходит химическая реакция:

2FeS04+H2SO4-->Fe2(S04)3+2e+2Н

Железо переходит из двухвалентного в трехвалентное, теряя при этом электрон.

Потребляя электроны, бактерии превращают в воду кислород и ионы водорода, при этом происходит следующая химическая реакция:

2H'+2e+(1/2)02-->H2O

При соединении проволокой электродов между собой по ней пойдет ток, электронами будут «питаться» бактерии.

Автор: В. Ершов

Источник публикации: ж. Радио, 1963, №2, с. 23
Категория: Статьи из литературы | Добавил: cner (09.07.2017)
Просмотров: 1466 | Рейтинг: 0.0/0