دستگاهی که با استفاده از نور خورشید و فاضلاب، سوخت هیدروژن تولید می کند

محققان دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز با همکاری آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور موفق به تولید دستگاه جدیدی شده‌اند که تنها با استفاده از نور خورشید و فاضلاب، سوخت هیدروژن تولید می‌کند.

کد خبر: ۱۱۵۹۹۲۴

تاریخ: ۲۱ مهر ۱۳۹۲ - ۰۹:۳۶

به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) و به نقل از ایسنا، این دستگاه می‌تواند به ارایه یک منبع پایدار انرژی در کنار ارتقای بهره‌وری تصفیه فاضلاب بپردازد.

این محققان یک دستگاه هیبریدی خورشیدی- میکروبی ساخته‌اند که سلول سوخت میکروبی را با نوعی سلول خورشیدی موسوم به سلول فتوالکتروشیمیایی ترکیب می‌کند.

در سلول سوخت میکروبی، باکتری‌ها به تجزیه ماده آلی در فاضلاب پرداخته و در این فرآیند برق تولید می‌کنند. برق تولید شده از این روش زیستی به سلول فتوالکتروشیمیایی منتقل می‌شود تا به تجزیه یا الکترولیز آب با انرژی خورشیدی که هیدروژن و اکسیژن تولید کرده، کمک کند.

از هر کدام از این سلول ها می‌توان به تنهایی برای تولید گاز هیدروژن استفاده کرد اما هر دو در کنار هم نیازمند یک ولتاژ کوچک اضافی برای غلبه بر مانع انرژی ترمودینامیکی به منظور کاهش پروتئین به شکل گاز هیدروژن هستند.

این دستگاه هیبریدی خورشیدی - میکروبی، خودکفا و خودکار است چرا که انرژی ترکیبی ماده آلی و نور خورشید برای هدایت فرآیند الکترولیز آب کافی است.

در واقع، سلول سوخت میکروبی می‌تواند به عنوان یک باتری زیستی خودکفا شناخته شود که ولتاژ و انرژی بیشتر برای تولید گاز هیدروژن برای سلول خورشیدی فتوالکتروشیمیایی ارایه می‌کند.

سلول های سوخت میکروبی بر باکتری های غیرعادی موسوم به باکتری های الکتروژنیک تکیه دارند که می توانند با انتقال الکترون های تولید شده از طریق سوخت‌وساز در غشاهای سلولی خود به یک الکترود خارجی، برق تولید کنند.

آزمایش‌های اولیه اثبات مفهوم کلی دستگاه میکروبی- خورشیدی از یک گونه کاملا شناخته شده باکتری های الکتروژنیک استفاده کرد که بر روی یک محیط کشت رشد مصنوعی در آزمایشگاه پرورش یافته بودند.

آزمایش‌های بعدی از فاضلاب شهری تصفیه نشده استفاده کرد. فاضلاب حاوی مواد مغذی آلی و ترکیب گوناگونی از میکروب ها است که از این مواد مغذی از جمله باکتری های طبیعی الکتروژنیک تغذیه می‌کنند.

این پژوهش در مجله ACS Nano منتشر شده است.