Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Iowa en Ames, IA, ha demostrado una celda de combustible microbiana tridimensional basada en papel MFC de prueba de concepto que podría aprovechar la acción capilar para guiar los líquidos a través del sistema MFCy para eliminar la necesidad de energía externa. Su informe aparece en el próximo número de la revista TECNOLOGÍA .
El MFC en papel funciona durante cinco días y muestra la producción de corriente como resultado de la formación de biopelículas en el ánodo. El sistema produce 1,3 μW de potencia y 52,25 μA de corriente produciendo una densidad de potencia de aproximadamente 25 W / m3 para estoexperimento. Estos resultados muestran que las celdas de combustible microbianas basadas en papel pueden generar energía en un modo respetuoso con el medio ambiente sin el uso de energía externa. "Toda la energía creada en este dispositivo es utilizable porque no se necesita electricidad para hacer pasar los fluidos a través del dispositivo. Esto es crucial en el avance de estos dispositivos y la expansión de sus aplicaciones ", dice Nastaran Hashemi, PhD, Profesor Asistente de Ingeniería Mecánica y autor principal del artículo.
La formación de biopelículas en la tela de carbón durante la prueba proporciona más evidencia de que la corriente medida fue el resultado de la reacción bioquímica que tiene lugar. Esto es importante porque la biopelícula juega un papel vital en la producción actual de una celda de combustible microbiana.El aumento del tamaño y el grosor de la biopelícula conduce finalmente a una mayor producción de corriente. Las células bacterianas individuales metabolizan sustancias ricas en electrones en un proceso complejo que involucra muchas reacciones catalizadas por enzimas. Los electrones son libres de viajar al ánodo a través de uno de los muchos modos de transporte de electrones.
El transporte de electrones es muy complicado, y la evidencia sugiere que es único para cada tipo de bacteria. Para Shewanella Oneidensis MR-1, las formas más conocidas de transportar electrones de las células bacterianas individuales al ánodo son por contacto directo, excretadasmoléculas redox solubles y nanocables biológicos. De estos, se cree ampliamente que las moléculas redox solubles excretadas que sirven como lanzaderas de electrones extracelulares constituyen hasta el 70% de los mecanismos de transferencia de electrones de las células bacterianas individuales al electrodo. Además, se muestraese contacto directo entre el S. Oneidensis MR-1 individual y el electrodo tiene poco impacto en la generación actual, lo que admite un mecanismo de transferencia de electrones mediado.
Biofilm ayuda con la adsorción de las moléculas redox al electrodo, lo que hace que sea importante tener celdas de combustible microbianas de alta densidad de potencia. No hay muchos estudios sobre la producción de energía a partir de celdas de combustible microbianas basadas en papel que funcionan durante unos días. Sintiempo suficiente para que se forme la biopelícula, los datos de corriente y potencia informados se asociarían predominantemente con la transferencia extracelular de electrones, lo que representa no representa completamente las capacidades de producción eléctrica de las celdas de combustible microbianas. Este dispositivo por primera vez demuestra la mayor duración de uso y capacidadoperar individualmente, un desarrollo que podría ayudar a aumentar el número de situaciones en las que se pueden aplicar celdas de combustible microbianas.
El equipo de la Universidad del Estado de Iowa actualmente está explorando opciones para controlar mejor la salida de voltaje y crear corriente constante. Las pruebas de entorno controlado ayudarán a regular la salida del sistema y producirán resultados más estables. Para una usabilidad óptima y una disminución en el costo, el equipoTambién me gustaría explorar un dispositivo que no necesitaría usar Nafion y Ferricianuro de Potasio en su aplicación. Otros coautores del artículo son Niloofar Hashemi, Joshua Lackore, Farrokh Sharifi, Payton Goodrich y Megan Winchell.
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Materiales proporcionado por Científico mundial . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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