انقلاب سلول‌های سوخت میکروبی در تولید برق/ خانه‌هایی که نیروگاه می‌شوند
به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، پیش‌بینی می‌شود جمعیت انسان‌ها روی کره زمین تا سال 2050 میلادی به 9.5 میلیارد نفر برسد و قطعاً چنین جمعیت انبوهی چالش‌های بزرگی برای تأمین انرژی خواهند داشت. استفاده بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی سبب تغییرات گسترده آب‌وهوا شده و شرایطی را به وجود آورده است که اگر هرچه زودتر روش‌های تولید انرژی را تغییر ندهیم، فردا دیگر فرصتی برای زندگی نخواهیم داشت.
بیشتر بخوانید:
نیروگاه‌های خورشیدی در فضا می‌توانند انرژی زمین را تأمین کنند؟
به‌کارگیری روش‌های جدید برای تولید انرژی
یکی از روش‌های تولید انرژی که در سال‌های اخیر مورد توجه مهندسان قرار گرفته است تولید برق با استفاده از سلول‌های سوخت میکروبی(MFC) است. این سلول‌های سوختی به توانایی ذاتی برخی از میکروارگانیسم‌ها برای تبادل الکترون اتکا می‌کنند. در واقع این سلول‌های سوختی از مواد آلی موجود در فاضلاب برای تولید برق استفاده می‌کنند.
در حال حاضر سلول‌های سوخت میکروبی قادر به تأمین انرژی برای دستگاه‌های الکترونیکی کوچک و متوسط مانند ماشین حساب، پنکه و تلویزیون‌های ال‌ای‌دی هستند. روند توسعه این فناوری به گونه‌ای است که می‌توان امیدوار بود در سال‌های آینده در سطح گسترده‌‌تری از آن‌ها استفاده شود.
سلول‌های سوخت میکروبی چگونه کار می‌کنند؟
در سلول‌های سوخت میکروبی صفحه‌هایی خاص برای رشد باکتری‌ها طراحی شده است و این صفحه به وسیله غشای خاصی از بقیه قسمت‌های ساختار سلول جدا می‌شود. پس از اینکه باکتری‌ها به اندازه کافی رشد کردند الکترودها جریان الکتریکی را به سمت این صفحه‌های مملو از باکتری هدایت کرده و در اثر فعل‌وانفعال‌های شیمیایی دی‌اکسیدکربن، پروتون و تعداد بیشتری الکترون تولید می‌شود.
در مرحله بعد الکترون‌های تولیدشده از طریق مدار خارجی به محفظه‌ای دیگر منتقل و پروتون‌ها نیز به بیرون از غشا هدایت می‌شوند. در ادامه این پروتون‌ها و الکترون‌ها با انجام ترکیب شیمیایی شرایط لازم برای تولید آب و اکسیژن را فراهم می‌کنند. مادامی که این فرایند برای تولید آب و اکسیژن ادامه داشته باشد و الکترون‌ها جابه‌جا شوند، برق تولید می‌شود.
برای ارتقای ظرفیت تولید انرژی در سلول‌های سوخت میکروبی می‌توان از فاضلاب استفاده کرد. به این صورت که مواد آلی موجود در فاضلاب که دارای حجم زیادی از باکتری‌ها هستند برای تولید انرژی در این سلول‌ها به‌کارگیری می‌شوند. در این روش هم آلودگی کمتری نسبت به سایر روش‌های تولید انرژی ایجاد شده و هم از ظرفیت حجم عظیم فاضلاب شهری به بهترین شکل ممکن استفاده می‌شود.
منازل مسکونی به نیروگاه‌هایی کوچک تبدیل می‌شوند
سازندگان این نوع سلول‌های سوختی مدعی هستند وقتی صحبت از فاضلاب می‌شود تنها منظور فاضلاب انسانی نیست و مایعات خروجی کارخانه‌ها و ترشح‌های ریشه گیاهان نیز در این سلول‌ها قابل استفاده هستند. این محصول در آینده شرایطی را به وجود خواهد آورد که هر خانه به نیروگاهی کوچک مجهز شده و سلول‌های سوخت میکروبی از فاضلاب ساکنان خانه برق مورد نیاز برای روشنایی و فعالیت دستگاه‌های الکترونیکی را تأمین می‌کنند.
این فناوری به طور ویژه در مکان‌هایی که دور از نیروگاه‌های برق هستند، بسیار کاربردی بوده و سبب صرفه‌جویی مالی در پروژه‌های گسترش شبکه توزیع برق می‌شود. بررسی‌ها نشان می‌دهد سلول‌های MFC انرژی کاملاً تجدیدپذیر تولید می‌کنند و با توجه به هماهنگی آن‌ها با طبیعت می‌توان از این سلول‌ها برای پرورش گیاهان نیز استفاده کرد. به باور بسیاری از کارشناسان سلول‌های سوخت میکروبی انقلابی در صنعت تولید انرژی ایجاد می‌کنند و در آینده درختان نیز می‌توانند با مجهز شدن به سلول‌های سوختی به منزله منابع تولید برق باشند.
عملکرد چندگانه سلول‌های سوخت میکروبی
یکی دیگر از ویژگی‌های بااهمیت سلول‌های MFC امکان به‌کارگیری آن‌ها در فرایندهای چندگانه است. به عنوان مثال، این سلول‌ها قادر هستند به نحوی در دستگاه‌های تصفیه آب قرار گیرند که به طور هم‌زمان آب را از مواد آلوده پاکسازی کرده و برق تولید کنند. یعنی حتی در شرایطی که نیاز به مصرف انرژی وجود داشته باشد نیز تولید برق صورت می‌گیرد. چنین عملکردی در مناطقی که با محدودیت منابع آب آشامیدنی مواجه هستند و سالانه میلیون‌ها دلار بابت شیرین کردن آب پرداخت می‌کنند بسیار کاربردی و ارزشمند خواهد بود.
روند کنونی توسعه فناوری سلول‌های سوخت میکروبی نشان می‌دهد در آینده‌ای نزدیک از این سلول‌ها برای بازیابی پساب نیروگاه‌های تولید انرژی با گاز طبیعی و تولید برق در فضاپیماهای تحقیقاتی استفاده می‌شود. انسان برای انجام هر فعالیتی در دنیای مدرن به انرژی الکتریکی نیاز دارد و سلول‌های MFC می‌تواند نویدبخش روزهای روشن برای آینده بشر باشد.
انتهای پیام/4144/پ
انتهای پیام/