dabisku mikroorganismu asociāciju izmantošana baktēriju ... baterija_skolenu pils.pdfshewanella...
TRANSCRIPT
BAKTĒRIJU BATERIJAS
Baktēriju baterija ir ierīce, kurā izmanto upēs, ezeros vai purvā dzīvojošās baktērijas.
Bezskābekļa vidē baktērijas pieejamo ķīmisko enerģiju var pārveidot elektriskajā enerģijā.
Atkarībā no izmantoto baktēriju bateriju skaita un elektrisko slēgumu kombinācijām, iespējams darbināt gan nelielas ierīces, gan lielākas un energoietilpīgākas ierīces.
Darbības princips
• Divi trauki, kuri savā starpā savienoti ar selektīvu membrānu vai sāls tiltiņu.
• Vienā traukā ir anaeroba vide ar elektrodu (anodu) un organiskajiem nosēdumiem, otrā – elektrods
• Reakcijai nepieciešamie elektroni tiek pievadīti pa noslēgtu ārējo elektrisko ķēdi.
• Ārējā ķēdē mēs varam ieslēgt kādu mums nepieciešamu patērētāju.
MURI – Microbial Fuel Cell project http://mfc-muri.usc.edu/public/how.htm
• Substrāts – organiskās vielas, kuras specifiskā mikroorganismu kultūra spēj izmantot savā metabolismā;
Baktēriju baterijas uzbūve A – anodtelpa; B – katodtelpa; C – substrāts; D – nerūsējošā tērauda stienītis; E – elektrodi; F – tiltiņš; G – sāls un agara maisījums; H – ūdens; I – platīna papīrs; J – uzgriežņi; K – blīves.
1 – nerūsējošā tērauda stienītis; 2 – sastiprinošā tērauda plāksne; 3 – niķeļa siets; 4 – oglekļa papīrs; 5 – platīna papīrs.
Baktēriju veidotie “nanovadi”
Shewanella oneidensis
Grupveida sistēmas
Plūsmas sistēmas
Bezmembrānu sistēma
Praktiski pielietojumi
L.M. Tender et al. / Journal of Power Sources 179 (2008) 571–575
Praktiski pielietojumi
• Zinātnieki plāno izmantot baktēriju
baterijas principu, lai nodrošinātu
dziļūdens mēraparātus ar
nepārtrauktu elektrības padevi.
• Daļu elektrodu ierok dūņās, daļu
atstāj brīvi ūdenī.
• Elektropotenciāla starpību, kas
radīsies starp abu elektrodu
sistēmām, var izmantot
elektroierīču darbināšanai.
Praktiski pielietojumi
• Vankūveras zinātnieki ir uzbūvējuši pirmo
baktēriju bateriju, kas spēs ražot elektrību
no cilvēka asinīs esošās glikozes.
• Nelielā 1.7 x 1.7 x 0.2 cm šūna sver tikai
0.5 g.
• Šūnā izmantos speciālus raugus, kas
elektrisko strāvu ražos no cilvēka asinīs
esošās glikozes.
• Jauda būs tikai 40 nanovati, bet ar to būs
pietiekami, lai darbinātu kādu implantētu
medicīnisku ierīci – sirds stimulatoru,
muguras smadzeņu stimulatoru paralīzes
ārstēšanai u.c.
Uz anodvirsmas
novērotās nūjiņveida baktērijas
ViaGram™ noteikšana
Dzīvas šūnas Zils
Nedzīvas šūnas Zaļš