Ждите...
Спасибо.
Закрыть

Сахар как источник энергии, или Заряди смартфон от патоки!

05.06.2014 14:18

-  Федор
Сахар как источник энергии, или Заряди смартфон от патоки!

Сегодня почти во всех портативных устройствах источником энергии служит литий-ионный аккумулятор. Но вскоре ему на смену может прийти топливный элемент, работающий на патоке. 

Мобильные телефоны, ноутбуки, планшетные компьютеры, видеоигры или аудиоплееры, - сегодня ни одно портативное техническое устройство, нуждающееся в электроэнергии, но не подсоединенное к стационарной электросети, не может обойтись без аккумулятора - как правило, литий-ионного. Однако вскоре ему на смену, похоже, придет сконструированный теперь американскими инженерами весьма компактный топливный элемент, работающий на... сахарном сиропе, точнее - патоке.

Впрочем, прежде чем полностью вытеснить аккумулятор, этот биохимический топливный элемент должен стать своего рода дополнением к нему. По крайней мере, таковы планы разработчиков, говорит руководитель проекта Персиваль Чжан (Percival Zhang), профессор Виргинского политехнического университета в Блэксберге: "Первая модель такого топливного элемента должна появиться на рынке года через три. Поначалу это будет портативное автономное зарядное устройство для аккумуляторов. С его помощью можно заряжать аккумулятор там, где нет доступа к розетке".

Сахар как источник энергии

Патока, или мальтодекстрин, - сахаристый продукт, состоящий из декстрина, глюкозы и мальтозы и получаемый из крахмала (обычно кукурузного или картофельного) путем его неполного гидролиза. Биотопливный элемент, разработанный теперь виргинскими специалистами, производит электрический ток за счет реакции окисления сахаров кислородом воздуха.

В известной мере можно сказать, что авторы изобретения взяли за образец живую природу: ведь и в организме человека основным источником энергии для метаболических процессов служат расщепляемые ферментами углеводы - прежде всего, глюкоза. "Фермент - это биологический катализатор, - поясняет профессор Чжан. - Ферменты можно использовать для ускорения самых разных химических реакций. Для нашего топливного элемента мы разработали особую последовательность реакций, в реализации которых участвует целая группа природных ферментов. Они действуют строго согласованно, но в таком сочетании, какое в природе не встречается".

24 электрона вместо двух

13 ферментов обеспечивают в этом биотопливном элементе протекание целого каскада реакций, последовательно расщепляющих патоку сначала до глюкозы, а затем до воды и углекислого газа. Высвобождающиеся при этом электроны текут от анода к катоду, образуя электрический ток. Сама по себе идея такого ферментного топливного элемента не нова, однако до сих пор все прототипы страдали одним и тем же недостатком: крайне низкой плотностью энергии. В результате сироп приходилось то и дело добавлять.

По мнению профессора Чжана, это была явная недоработка предшественников: "Они использовали в таком элементе лишь один или два фермента. Это позволяло получать от каждой глюкозной единицы всего по два электрона. Мы же благодаря нашему набору ферментов получаем от той же самой молекулы глюкозы 24 электрона. То есть отдача одной зарядки нашего топливного элемента в 12 раз выше. Поэтому его хватает очень надолго".

Мало того, по столь важному показателю как удельная емкость, то есть емкость на единицу массы, ферментный топливный элемент превосходит и стандартные литий-ионные аккумуляторы, причем ни много ни мало в 15 раз.

Лакказа вместо платины

Впрочем, и этим его достоинства не исчерпываются, говорит профессор Чжан: "Еще одно преимущество - полная безопасность. Если вы заполняете топливный элемент сахарным сиропом, то можете не бояться, что он воспламенится или взорвется. Кроме того, все расходные компоненты в нем - биологически расщепляемые. Сахара и ферменты - это все природные соединения".

Все это, безусловно, верно, но относится, строго говоря, лишь к одной половине топливного элемента - отрицательно заряженному электроду, аноду, на котором происходит расщепление сахара. На катоде же, где выделяется кислород из воздуха, в качестве катализатора используется платина. Поэтому ближайшая задача, стоящая перед профессором Чжаном и его группой, заключается в поиске экологичной, эффективной и дешевой альтернативы этому благородному металлу. Способность к биологическому разложению - важный аргумент в пользу ферментных топливных элементов, а значит, и на катоде катализатором должно быть какое-то природное соединение - или комплекс соединений.

Наиболее перспективным материалом для катодного катализатора ученому представляются опять же ферменты - в первую очередь, так называемые лакказы. Эти окислительные ферменты, или оксидазы, уже сегодня находят широкое применение, например, в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве мягкого отбеливателя.

Владимир Фрадкин

Сайт производителя

0
Уважаемые, гости, если Вам понравилась или наоборот не понравилась новость, оставьте, пожалуйста, Ваш комментарий. Регистрация не займет у Вас времени, Ваше мнение важно для нас. Большое спасибо за Ваше внимание!
Добавить комментарий
Причина жалобы:   

Комментарии к новости (0)

Пока нет комментариев к новости. Вы можете быть первым



Ещё на эту тему

Ученые: Луна родилась из-за гигантского столкновения

12.07.2014 20:38 - Тарас

Ученые: Луна родилась из-за гигантского столкновения

Сайт производителя: Ученые обнаружили свидетельства того, что Луна возникла миллиарды лет назад в результате столкновения Земли с крупным небесным телом.

Великие русские ученые и их открытия

03.07.2014 8:34 - 100/500

Великие русские ученые и их открытия

Сайт производителя: Российская наука не только одна из самых великих в мире, она еще является кузницей кадров для других стран.

Евреи, евреи, кругом одни евреи..

03.07.2014 0:18 - 100/500

Евреи, евреи, кругом одни евреи..

Сайт производителя: Создатели первого спутника, атомного оружия, космической науки и техники.

Новинки от Google – очередной шаг в будущее

01.07.2014 23:34 - Федор

Новинки от Google – очередной шаг в будущее

Сайт производителя: Google представляет свои последние инновации на конференции в Сан-Франциско. Новая версия Android, нательные гаджеты и приспособления для "умного дома".

Киберпреступления стоят мировой экономике порядка 445 млрд долларов в год

30.06.2014 15:40 - frend

Киберпреступления стоят мировой экономике порядка 445 млрд долларов в год

Сайт производителя: Киберпреступления причиняют ущерб мировой экономике в размере порядка 445 млрд долларов в год, говорится в новом докладе Центр стратегических и международных исследований (CSIS).

Microsoft ставит на то, что квантовые вычисления станут новым прорывом в компьютерных технологиях

26.06.2014 14:33 - misom

Microsoft ставит на то, что квантовые вычисления станут новым прорывом в компьютерных технологиях

Сайт производителя: Группа физиков и компьютерщиков, финансируемая компанией Microsoft, пытается создать то, что, возможно, станет следующим прорывом в компьютерных технологиях.

ВМФ России похвастался боевыми роботами на подлодках

25.06.2014 15:59 - Федор

ВМФ России похвастался боевыми роботами на подлодках

Сайт производителя: Подводные лодки нового поколения в Россие будут оснащены подводными роботами, которые будут интегрированы в состав их вооружения.

Программа газификации России находится на грани провала.

23.06.2014 18:39 - Тарас

Программа газификации России находится на грани провала.

Сайт производителя: Именно такой вывод напрашивается по итогам онлайн - конференции на тему"Газпром" и газовая отрасль: монополист теряет рынок?", состоявшейся недавно.

Летающий робот размером с муху

20.06.2014 9:40 - Тарас

Летающий робот размером с муху

Сайт производителя: Этот самый маленький на свете дрон весит меньше грамма.Его тело сделано из углепластиковых волокон, а пара крыльев приводится в движение электронными "мышцами".

Наука: Ученые нашли в мантии Земли большие запасы воды

18.06.2014 13:41 - anton

Наука: Ученые нашли в мантии Земли большие запасы воды

Сайт производителя: Геофизики из США обнаружили свидетельства того, что в мантии Земли содержатся большие запасы воды.

Начал работу Ульяновский наноцентр

14.06.2014 15:18 - anton

Начал работу Ульяновский наноцентр

Сайт производителя: Губернатор Ульяновской области Сергей Морозов, председатель правления РОСНАНО Анатолий Чубайс и генеральный директор Фонда инфраструктурных и образовательных программ Андрей Свинаренко приняли участие в церемонии открытия Ульяновского наноцентра.

РФЯЦ-ВНИИЭФ намерен завершить создание самой мощной   лазерной установки

14.06.2014 15:07 - anton

РФЯЦ-ВНИИЭФ намерен завершить создание самой мощной лазерной установки

Сайт производителя: Российский федеральный ядерный центр Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) намерен завершить создание самой мощной в мире лазерной установки в 2017 году.

Россия вошла в Топ-5 стран по инвестициям в стартапы

13.06.2014 22:06 - Федор

Россия вошла в Топ-5 стран по инвестициям в стартапы

Сайт производителя: Исследование Dow Jones VentureSource, посвященное итогам венчурного финансирования в 2012 г., показало, что в России наблюдается инвестиционный венчурный бум.

RussiaToday запустил глобальное видеоагентство RUPTLY с офисом в Берлине

10.06.2014 9:20 - Федор

RussiaToday запустил глобальное видеоагентство RUPTLY с офисом в Берлине

Сайт производителя: Еще один ход в информационной войне: RussiaToday запустил глобальное видеоагентство RUPTLY с офисом в Берлине.

Наука::Группа акванавтов приступила к подводной исследовательской миссии

05.06.2014 22:50 - anton

Наука::Группа акванавтов приступила к подводной исследовательской миссии

Сайт производителя: Приступили к выполнению исследовательской миссии на дне океана члены команды акванавтов.

Сахар как источник энергии, или Заряди смартфон от патоки!

05.06.2014 14:18 - Федор

Сахар как источник энергии, или Заряди смартфон от патоки!

Сайт производителя: Сегодня почти во всех портативных устройствах источником энергии служит литий-ионный аккумулятор. Но вскоре ему на смену может прийти топливный элемент, работающий на патоке.

Вход

Заполните поле
Заполните поле
закрыть