Kwas mrówkowy odpowiedzią na problemy z wodorem?
Jak się okazuje, kwas mrówkowy jest obiecującym nośnikiem energii. Co więcej, może być on wytwarzany z dwutlenku węgla! Zespół chińskich naukowców opracował szybką metodę ładowania akumulatorów, który łączy elektrochemiczne wytwarzanie kwasu mrówkowego z monitorowaniem poziomu zanieczyszczenia wody pitnej.
Katarzyna Dubiel
Zasada działania mikrobiologicznego ogniwa paliwowego polega na wykorzystaniu bakterii do produkcji energii elektrycznej. Niektóre mikroorganizmy mają zdolność przekształcania cząsteczek bogatych w energię w prąd. W akumulatorach, które wykorzystują bakterie, w procesie ładowania wytwarzane są cząsteczki nośnika energii, które mogą być użyte do wytworzenia energii elektrycznej także w procesie rozładowywania.
Kwas mrówkowy jako nośnik energii
Kwas mrówkowy to nic innego jak kombinacja wodoru i dwutlenku węgla. Jeden litr kwasu mrówkowego może zawierać nawet 590 litrów wodoru. Problem z wodorem polega na tym, że ma bardzo niską zawartość energii w objętości. To sprawia, że bardzo trudno jest przechowywać i transportować wodór. Inaczej sprawa wygląda w przypadku kwasu mrówkowego - w warunkach normalnych jest płynny, a przy tym łatwy w przechowywaniu i transporcie. Dlatego może się okazać, że to obiecujący nośnik energii, który może współpracować z wodorem.
Wiele rozwiązań w jednym
Zespół badawczy pod wodzą Yong Jiang z Uniwersytetu Rolnictwa i Leśnictwa w Fuzhou w Chinach po raz pierwszy opracował dwustopniowy hybrydowy system baterii mikrobiologicznych, który pokonuje słabości starszych rozwiązań. Jak dotąd mikrobiologiczne ogniwa paliwowe charakteryzowały się bardzo powolnym i nieefektywnym procesem ładowania. Urządzenie opracowane przez zespół jest w stanie naładować baterię w zaledwie kilka minut. Cały proces polega na tym, by po wytworzeniu i ekstrakcji kwasu mrówkowego z elektrolitu doprowadzić go do drugiego urządzenia - mikrobiologicznego ogniwa paliwowego - gdzie bakterie powoli przekształcają go w dwutlenek węgla i energię elektryczną. Bateria jest w stanie wytrzymać przez 25 godzin aż do pełnego rozładowania. Celem zespołu było również zbudowanie akumulatora biohybrydowego przy użyciu prostych i niedrogich komponentów. Dzięki temu możliwe byłoby stworzenie urządzenia, które w tani sposób może produkować energię elektryczną. Dodatkowo nowo opracowany akumulator jest w stanie wykrywać toksyny znajdujące się w wodzie. Badacze odkryli, że sygnał prądu zmienia się, jeśli do wody wprowadzi się zanieczyszczenia takie jak formaldehyd lub miedź. Tak więc akumulator ten, choć skromny, może posłużyć do oczyszczania ścieków lub odsalania.
Ogniwa paliwowe przyszłości?
Nie jest to pierwsza bateria wykorzystująca w swoim działaniu kwas mrówkowy. Ogniwa paliwowe z kwasem mrówkowym już od lat służą jako sposób na zasilanie małych urządzeń, chociaż nadal jedynie w projektach pilotażowych. Pierwsze ogniwo do produkcji energii elektrycznej oparte o kwas mrówkowy zostało stworzone w 2018 r. Opracowane przez naukowców z Politechniki Federalnej w Lozannie (EPFL) we współpracy z GRT Group urządzenie może wyprodukować 7000 kWh energii elektrycznej rocznie. Jego moc nominalna wynosi 800 W. To ogniwo paliwowe jest przyjazne dla środowiska i posiada zerowy bilans dwutlenku węgla (o ile użyty kwas mrówkowy został wyprodukowany w zrównoważony sposób). System nie wymaga podłączenia do sieci energetycznej, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla odległych lub niedostępnych obszarów.
“Chemiczna przemiana CO2 z gazu cieplarnianego w użyteczne produkty staje się coraz ważniejsze, ponieważ jego poziom w atmosferze systematycznie rośnie w wyniku działalności człowieka” - stwierdził Gabor Laurenczy, który jest odpowiedzialny za budowę pierwszego ogniwa paliwowego na bazie kwasu mrówkowego.
Źródło: sciencedaily.com, actu.epfl.ch
