Tým profesora Ioannis Ieropoulose, z Bristol BioEnergy Centra na University of the West of England (UWE Bristol) vyšel z již realizovaného nápadu stacionárního záchodku v němž se jim z každých 25 ml moči podařilo získat proud 25 mA. Někdy i po dobu 3 dnů. Vědci záchodovou elektrárnu výrazně miniaturizovali a článek o tom nyní publikovali v časopisu Bioinspiration and Biomimetics.
V tisku se o počinu anglických bioinženýrů ekologů píše v superlativech a uvádí se slovy: „První MFC jednotka na moč, která je nejen přenosná, ale i nositelná“. Na objevu toho ale moc nového není, princip je stále stejný. Jako v případě biozáchodu i tady se využívá kyseliny močové, kreatininu a molekul peptidů. Pro mnohé bakterie je radostí je v anaerobním prostředí rozkládat a tím zajišťovat potřebné palivo pro články, kterým se říká palivové. Zjednodušeně lze říci, že mikrobi svou činností uvolňují elektrony, vodíková jádra (protony) a oxid uhličitý. Elektrony (elektrický proud) putuje do aerobního prostředí katody. Jádra vodíku, protony, si to namíří přes protonovou membránu ke katodě. Na té se elektrony s protony slučují s kyslíkem za vzniku vody. V našem případě vědci propojili dvanáct párů palivových článků do série. Cirkulaci moči v trubičkách zajistili kroky a pokud se dodrží průměrná frekvence lidské chůze (devadesát kroků za minutu), průtoková rychlost článkem je 45 mikrolitrů/min. To se pak ve výsledku na výstupu soustavy projeví napětím 4 V.
O svém zařízení autoři hovoří jako o páru ponožek se dvěma novinkami. Tou první je, že miniaturní palivové články jsou ohebné. Tou druhou, že je propojili ještě ohebnějšími hadičkami a ty jsou zavedeny pod patu. Za normálních okolností by totiž průtok tekutiny v článku muselo zajišťovat čerpadlo. Zpětnými ventily opatřené šlaušky ho nahradí. Energie došlapu zprovozní minielektrárnu bez nároku na rozběhový proud i čerpadlo. Provedené testy potvrdily, že zařízení generuje dostatek elektrické energie pro jednotku, která do řídícího střediska každé dvě minuty (bezrátově) vyšle zprávu s přesným určením naší polohy. Než se ponožky nadobro odmlčí, stihnou tak učinit během půl hodiny asi patnáctkrát.
Profesorovi Leropoulosovi prý ale ani tak nejde o podání důkazu, že MFC zařízením lze napájet mobilní telefon. Se svou močí míří mnohem výš. Hodlá jím pokrývat potřeby moderní elektroniky. Té, která se prosazuje jako integrální součást oděvů - „nositelné elektroniky“.
Podle nás ale optimistickou vizi, že se vynález stane šlágrem oděvního průmyslu, může zhatit neochota mládeže spolupracovat. Nápad je sice perfektní, ale spíš jen pro ty manuálně zdatnější. Plnění článků požadovanými asi 2ml by mohlo, zvláště dívkám, činit potíže, stejně jako po naplnění včas přestat. I od jinochů to bude vyžadovat dost odvahy si na disko či rande navléci fusekle plné moči s vědomím, že ve víru tance by některá z hadiček mohla selhat a pak co krok to střik…
Nápad má tedy více šancí doznat uplatnění jen ve zmíněných stavech nouze. Ale ani tam nebude smět jít o nouzi moc velkou. Kdo zažil, třeba jen vymknutý kotník, asi tuší co mám na mysli. Nacvrkat potřebné a pak to ještě udržovat v cirkulaci frekvencí devadesát kroků za minutu… ale kdo ví, třeba to funguje i při poskakování na jedné.
Literatura
University of the West of EnglandPhys. Chem. Chem. Phys., 2011, DOI: 10.1039/c1cp23213d.B K Boggs, R L King and G G Botte, Chem. Commun., 2009, DOI: 10.1039/b905974aM Taghavi et al. Self sufficient wireless transmitter powered by foot-pumped urine operating wearable MFC, Bioinspiration & Biomimetics (2015). DOI: 10.1088/1748-3190/11/1/016001
Diskuze:
Proud v článku vzniká pouze oxidací reaktivní organické látky na kovové anodě
Josef Hrncirik,2015-12-22 21:04:10
Pokud je v roztoku taková látka, je přednostně využívána pro potřeby mikroorganizmů a přitom vnější proud určitě nevzniká. Pouze v případě, že látka je nerozpustná či málo reaktivní, je nepatrná naděje, že při jejím zpracování mikroorganizmy se z nich nepatrný podíl reaktivnější formy uvolní z buněk a dostane až na anodu. Pokud je navíc katoda schopna redukovat rozpuštěný vzdušný kyslík z oxidace na anodě na katodu přicházejícími elektrony, pak teprve začne protékat proud (pokud je obvod uzavřen i přes elektrolyt).
Pokud by v okolí anody vznikal mikrobiálně anaerobně methan, při běžné teplotě nemůže být na ní oxidován a využit k tvorbě proudu.
Kromě moči tam toho moc proudit nebude.
Na uvedeném palivovém článku z mikrobiálních filmů
Josef Hrncirik,2015-12-17 12:45:27
je nejzajímavější velmi nízké napětí pouze cca 0,33 V.
Max. (teoretická) hodnota pro oxidaci vodíku či glukozy je cca 1,3 V; pro oxidaci amoniaku (močoviny cca 1,1 V).
Není uvedena proudová (nábojová) či energetická účinnost ? ev. chemický zkrat přes protonovou membránu.
Odkazy uvádí zatížitelnost pouhých 9-90 mA/m2 filmu, tj. cca 3-30 mW/2 kg článku.
Při silné cukrovce je to určitě lepší.
Detektivně se dá z odkazů zjistit že články
Josef Hrncirik,2015-12-20 14:42:57
nejsou schopny oxidovat amoniak ani močovinu či kys. močovou.
Oxidovatelných látek je 1,62 kcal/1,8l denní moči duše, tj. teoreticky až 20 mW celodenně/duši = 20 mW při 90 ul inkontinence/min.
Z experimentů však naměřili jen 0,22 mW; tj. energetická účinnost je cca 1%. Ani výkon neudávají, musí se pokoutně počítat z grafů napětí a poudu, stejně jako že vysílač vysílá každých 90 s 58 mW pulz dlouhý 22 ms.
Více se z těchto počuraných ponožek vyčůraným výzkumníkům vyždímat nepodařilo.
Na 10 kJ z tužkové baterie by takto mohli vysílat 32 let. To už ale bude nadace Gateových ze které čerpali dávno vybita.
Kdyby elektrody vyčistili od slizů a poplatinovali a popaladiovali, jejich výsledky mohly překonat i studenou fúzi.
To tu bylo v ČR před 20 lety
Cyril Felix,2015-12-16 21:27:57
V Třeboni žil exot-vynálezce, který v bývalé hospodě na zastávce vlaku "Třeboň lázně" svedl moč z WC do sudů ve sklepě, doplnil chemikálie a vyráběl elektřinu.
Vyrobený proud byl po transformaci slaboučký, barák smrděl a vše dorazil místní revizák Mikeš, který nakázal oddělit vedení JČE od "močové elektřiny".
Celá hříčka rychle zanikla, kdo by dělal dvojí vedení?
To je neprůchozí
Jaroslav Lepka,2015-12-16 20:49:12
Podle autora :"Zjednodušeně lze říci, že mikrobi svou činností uvolňují elektrony, vodíková jádra (protony) a oxid uhličitý. " A to je ten problém. Dovedete si představit, že tohle zkousnou klimaalarmisti, pro které je jakákoliv zmínka o CO2 jako rudý hadr pro bejka ???
Re: To je neprůchozí
Pavel Foltán,2015-12-16 22:42:19
Pane Lepko, obávám se, že o vaší úvaze by se dalo s úspěchem pochybovat.
"CO2 jako rudý hadr pro bejka" je pouze šméčko pro veřejnost. Klimaalarmisti a obecně Zelení přece bezpodmínečně potřebují cokoliv, co by aspoň trochu navenek opravňovalo jejich zbytečnou a rozvratnou existenci. Kdyby jim bylo sebráno CO2, museli by si vymyslet cokoliv jiného. Oni právě CO2 milují.
(ale psst, nikde o tom nemluvte, nebo váš skalp pověsí na nástěnku)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
