Dabisku mikroorganismu asociāciju izmantošana baktēriju ... baterija_Skolenu pils.pdfShewanella...

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