Developpement et test d'une pile a combustible microbienne

М.Д.Халидова

Россия, Москва, Российский государственный аграрный университет –

МСХА имени К.А. Тимирязева

Научный руководитель – О. В. Таканова

DÉVELOPPEMENT ET TEST D'UNE PILE À COMBUSTIBLE MICROBIENNE

Le sujet de mon article est «Développement et test d'une à compustible microbienne». Tout le monde sait que la recherche de sources d'énergie alternatives est l'une des principales tâches de la dernière décennie. Dans mon article , je vais vous parler de la source d'énergie dans laquelle l'électricité est générée par des microbes, comment j'ai collecté ces piles et quelles sont les perspectives de développement pour cette direction.

Sources d'énergie alternatives.

 L'énergie alternative est une industrie énergétique qui comprend le développement d'installations avancées et leur utilisation pour l'extraction d'énergie, qui, en raison de facteurs économiques et techniques, sont moins courantes que les sources d'énergie traditionnelles. La nécessité de leur création et de leur développement est due à la limitation de l'extraction des énergies fossiles naturelles ; durcir les exigences environnementales pour leur utilisation; l'émergence de nouvelles technologies énergétiques hautement efficaces ; l'émergence de nouveaux problèmes de consommation d'énergie, etc. De plus, la nature n'est pas en mesure de faire face à l'abondance de composés chimiques inhabituels pénétrant dans l'atmosphère du sol et de l'eau. La capacité tampon des écosystèmes diminue sensiblement.  hydroélectricité L'hydroélectricité est un exemple de production d'énergie à grande échelle à partir d'une source renouvelable - l'eau. Principe de fonctionnement : le barrage bloque l'écoulement de l'eau. L'eau est recueillie dans un réservoir devant le barrage. Sous l'influence de son poids, il pénètre dans les turbines par des conduites d'eau. Un jet d'eau fait tourner les aubes de turbine reliées à son arbre. Un générateur électrique est fixé sur l'arbre. Le courant est transmis par des bus de grande section à des transformateurs qui augmentent la tension afin de réduire les pertes de chaleur lorsqu'il est transmis sur de longues distances, puis à des appareillages puis aux consommateurs. Les centrales hydroélectriques n'ont pas besoin de carburant. Le coût de l'électricité pour eux est inférieur à celui des centrales thermiques. Dans le même temps, les conditions de vie des organismes aquatiques se détériorent et ces grands réservoirs affectent également le climat local.  l'énergie géothermique L'énergie géothermique peut être obtenue à partir de la chaleur des roches. Les stations géothermiques puisent l'énergie interne de la Terre - eau chaude et vapeur. Ils sont placés dans des zones volcaniques où l'eau est proche de la surface ou peut être atteinte en forant un puits (de 3 à 10 km.).  L'eau extraite chauffe les bâtiments soit directement, soit par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur. Il est également converti en électricité lorsque de la vapeur chaude fait tourner une turbine reliée à un générateur électrique. Inconvénients : prix, menace sur la température terrestre, émissions de dioxyde de carbone et d'hydrogène sulfuré. La plupart de toutes les stations géothermiques se trouvent aux États-Unis, aux Philippines, en Indonésie, au Mexique et en Islande.  Énergie éolienne Le vent est une source d'énergie répandue et inépuisable. La ressource de l'énergie éolienne dépasse plusieurs fois les besoins énergétiques de l'humanité. L'énergie des flux d'air est convertie en énergie cinétique des turbines en rotation. Ils sont divisés en turbines à aubes et à carrousel. Les parcs éoliens permettent de convertir le vent en énergie électrique, thermique et mécanique. L'énergie éolienne se développe très rapidement. Le Danemark tire actuellement plus de 15 % de ses besoins en électricité de l'énergie éolienne. L'inconvénient est qu'il ne peut pas être contrôlé. La vitesse et la force du vent ne sont pas constantes. Les centrales éoliennes, de capacité égale aux centrales hydroélectriques, aux centrales thermiques et nucléaires, nécessitent des surfaces beaucoup plus grandes pour leur placement. Ils peuvent gêner le vol des oiseaux, des insectes et être une source de bruit. Les éoliennes peuvent causer des interférences radio et affecter le climat car elles participent à l'énergie cinétique du vent.  Utilisation directe de la lumière du soleil Le moyen le plus prometteur d'obtenir de l'énergie est la conversion directe de la lumière du soleil en courant électrique dans des panneaux solaires. La lumière est incidente sur une couche semi-conductrice à conductivité électronique, superposée à une autre couche, mais à conductivité des trous. Les quanta de lumière expulsent les électrons du réseau semi-conducteur. Les places laissées par eux peuvent être considérées comme des charges positives. Lorsqu'une différence de potentiel est appliquée à un semi-conducteur, les électrons se dirigent vers l'anode et les protons se dirigent vers la cathode. Dans la plupart des produits modernes, le rôle des semi-conducteurs est assuré par des tranches de silicium, qui possèdent les propriétés semi-conductrices nécessaires. Le principal avantage est la ressource illimitée de la source - le Soleil. La production d'énergie solaire est un processus totalement respectueux de l'environnement et sans risque pour la nature. La collecte de la lumière du soleil et la production d'électricité se font avec une intervention humaine minimale. La seule chose à faire est de garder les surfaces de travail ou les miroirs propres. Les unités sont durables lorsqu'elles sont correctement entretenues. Les inconvénients incluent la dépendance à la météo et à l'heure de la journée.  L'énergie hydrogène L'énergie hydrogène est une branche de l'énergie basée sur l'utilisation de l'hydrogène comme moyen d'accumulation, de transport et de consommation d'énergie. L'utilisation de l'hydrogène comme carburant énergétique a de grandes perspectives : l'hydrogène a un rendement de combustion très élevé, sa ressource est pratiquement illimitée, la combustion de l'hydrogène est absolument respectueuse de l'environnement. Cependant, l'énergie hydrogène n'est actuellement pas en mesure de satisfaire pleinement les besoins de l'humanité en raison du coût élevé de la production d'hydrogène pur et des problèmes techniques de son transport en grande quantité. Les piles à combustible microbiennes ont été créées par moi lors du projet du technoparc de l'Université chimique et technologique russe Mendeleev. La pile à combustible microbienne est une alternative propre, efficace et fiable à tous les combustibles nocifs pour l'environnement. Elles fonctionnent avec des ressources naturelles, ne nécessitent pas de combustion de carburant et n'utilisent pas de ressources fossiles. Une batterie microbienne peut également fonctionner sur une grande variété de matières organiques, y compris les eaux usées municipales ou les déchets industriels. Par conséquent, on essaye de les combiner avec des systèmes de traitement de l'eau existants pour la production synchrone d'électricité. Le développement peut être utilisé pour alimenter des appareils de faible puissance qui sont utilisés dans le système de ville intelligente ou l'agriculture. Il peut s'agir de capteurs de pression, de température ou de concentration de toute substance dans l'eau ou l'air. La composition de la pile à combustible microbienne comprend : des chambres d'anode et de cathode, deux électrodes en feutre de carbone qui facilitent le transfert d'électrons de la chambre anaérobie à la chambre aérobie, un fil électrique avec un conducteur en cuivre, une pince électrique, des micro-organismes générateurs de courant et un substrat nutritif. Le substrat de toutes les batteries était une solution de glucose dans un mélange de sels, et la source de micro-organismes générateurs de courant était une boue activée, qui est utilisée pour le traitement biologique des eaux usées. Les bocaux ne sont pas complètement remplis pour laisser une couche d'air. L'oxygène jouera le rôle d'agent oxydant. À la suite de l'expérience, des mesures de courant ont été prises et une LED a été connectée. La tension obtenue en sortie du circuit de 18 cellules est de ~ 6 Volts. Pour créer un échantillon d'usine pilote, il est nécessaire d'étudier plus avant les processus physico-chimiques qui se produisent lors de la génération d'électricité par des micro-organismes et de mener des travaux de recherche. Je prévois de poursuivre mes recherches au Département de microbiologie et d'immunologie de notre Académie.