Bioparisto IoDT-sovelluksille

Tämä kiinteäaineinen bakteeritoiminen bioparisto voisi olla edullinen virtalähde kertakäyttöisten asioiden Internetille (IoDT).

(18.6.2019) New Yorkin osavaltion Binghamtonin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet mikrobisen biopariston, joka voisi antaa tehoa erilaisille kertakäyttöisille Internettiin liitettäville antureille.

"Kertakäyttöisten asioiden internet (IoDT) on uusi paradigma langattomien anturiverkkojen nopealle evoluutiolle", visioi Binghamtonin yliopiston sähkö- ja tietotekniikan apulaisprofessori Seokheun Choi.

Mutta aihepiirin laitteiden käyttötehon tuotto ei ole oikein ollut kestävän kehityksen linjaa tukevalla tasolla.

Choin ryhmän aiemmin kehittämät pienikokoiset mikrobiologiset polttokennot kärsivät heikosta tehotiheydestä ja energiaa vaativasta nestekierrätysjärjestelmästä, joten hän ajatteli, että pienen tehontuoton, kertakäyttöinen, kiinteän pariston tapainen mikrobinen polttokennoalusta ilman nestekierrätysjärjestelmää olisi sopivampi ja mahdollisesti toteutettavissa.

Nyt aikaansaadun biopariston tehontuoton kestoa kehitettiin merkittävästi käyttämällä kiinteän faasin mikrobianodisien ravintoaineiden osastoja, joten siinä ei tarvita monimutkaisia ja energiaa vaativaa nestekierrätysjärjestelmää, jollaisia tyypilliset mikrobiset polttokennot vaativat.

Biomateriaali säilyttää ravintoaineet ja ioniset reitit mikrolitrojen kokoisissa kammioissa ja tarjoavat suhteellisen pitkän aikavälin toimintakyvyn jopa kahdeksan päivän ajan.

Tutkijat muuttivat nestemäisen anolyytin, suolasillan ja katodisen osaston kiinteiksi vastineiksi lisäämällä niiden tiheyksiä ja mahdollistamalla niiden hitaan ja jatkuva reaktion. Lisäksi kiinteäfaasiset komponentit tekevät laitteesta edullisen miniaturisointia, integrointia ja IoDT-sovelluksia ajatellen.

Tutkijoiden bioparisto tuotti 96 tunnin käytön jälkeen maksimin tehotiheyden 4 μW/cm2 (0,33 mW/cm3) ja virtatiheyden 45 μA/cm2 (0,37 mA/cm3), kun vastaava nestepohjainen laite lopetti tehontuoton 4 tunnin sisällä.

"Nykyiset IoDT:t käyttävät enimmäkseen kalliita ja ympäristölle haitallisia paristoja, mikä johtaa lopulta merkittäviin kustannusten kasvuun ja hankaliin ympäristökysymyksiin niiden laajamittaiseen käyttöönoton myötä", kommentoi Seokheun Choi. "Biomateriaali on edullinen, kertakäyttöinen ja ympäristöystävällinen."

Aiheesta aiemmin:

Mikrobit tuottavat virtsasta sähköä

Sähköistetty etana