Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Ogniwa paliwowe dla komórek coraz bliżej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Z myślą o ludziach, którzy nie mają dostępu do czystej wody pitnej, inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis stworzyli membranę, która oczyszcza wodę i zapobiega porastaniu bakteriami i innymi szkodliwymi organizmami (ang. biofouling). W błonie wykorzystano tlenek grafenu i bakteryjną nanocelulozę.
Jeśli technologię opisaną na łamach pisma Environmental Science & Technology uda się przeskalować, znajdzie ona zastosowanie w wielu krajach rozwijających się, które zmagają się z niedoborem czystej wody.
Biofouling jest zjawiskiem, które trudno całkowicie wyeliminować. Prof. Srikanth Singamaneni i Young-Shin Jun pracowali nad tym niemal 5 lat. Wcześniej uzyskali inne błony zawierające złote nanogwiazdy, ale zależało im na stworzeniu wersji bazującej na tańszych materiałach.
Produkcja nowej membrany zaczyna się od "dokarmiania" bakterii Gluconacetobacter hansenii cukrową substancją. Dzięki temu, przebywając w wodzie, mogą one potem tworzyć nanowłókna celulozy. Podczas wzrostu nanocelulozy dodawane są płatki tlenku grafenu (GO). Gdy GO jest już wbudowany, kompozyt poddaje się działaniu roztworu zasady, który zabija bakterie. Podczas tego procesu grupy tlenowe GO są eliminowane i powstaje zredukowany GO.
Gdy zespół oświetlił membranę promieniami słonecznymi, płatki zredukowanego GO natychmiast wytworzyły ciepło, które rozproszyło się po wodzie i nanocelulozie.
Jeśli chcesz oczyścić wodę z mikroorganizmów, zredukowany tlenek grafenu może pochłaniać światło słoneczne, podgrzewać błonę i zabijać bakterie - wyjaśnia Singamaneni.
Podczas testów Amerykanie wystawili błonę na działanie pałeczek okrężnicy (Escherichia coli), a później oświetlili jej powierzchnię. Po zaledwie 3-min naświetlaniu, E. coli zginęły. Akademicy ustalili, że błona szybko podgrzewała się do temperatury ponad 70°C.
Gdy eksperyment powtórzono z membraną z bakteryjnej nanocelulozy bez zredukowanego GO, E. coli pozostawały żywe.
To przypomina drukowanie 3D z pomocą mikroorganizmów. Podczas wzrostu bakteryjnej nanocelulozy można dodawać, co się chce. Przyglądaliśmy się takim membranom w różnych warunkach pH i pozostawały one bardziej stabilne niż błony uzyskane na drodze filtracji próżniowej czy powlekania obrotowego tlenkiem grafenu - opowiada Jun.
Singamaneni i Jun proponują, by w przyszłości zaprezentowane przez nich filtry były wyposażane w nanogeneratory, które będą wykorzystywać energię mechaniczną przepływu cieczy do uzyskiwania światła i ciepła. Wg nich, mogłoby to obniżyć ogólne koszty.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z singapurskiego Uniwersytetu Narodowego pracują nad nową membraną, która jest w stanie przechowywać znacznie więcej energii niż nowoczesne baterie litowo-jonowe. Zespół doktora Xie Xian Ninga bada membranę wykonaną z polimeru bazującego na polistyrenie. Membranę zamyka się pomiędzy grafitowymi płytkami. Jej pojemność wynosi 0,2 farada na każdy centymetr kwadratowy. Standardowy kondensator przechowuje obecnie 1 mikrofarad na centymetr kwadratowy.
Dzięki pracom Singapurczyków mogą znacząco spaść ceny urządzeń do przechowywania energii. Obecnie urządzenie z płynnym elektrolitem kosztuje około 7 dolarów za każdy farad pojemności. Nowe membrany pozwalają przechować farad za 62 centy. Innymi słowy, bateria wykorzystująca singapurską membranę za cenę 1 dolara przechowa 10-20 watogodzin. Baterie litowo-jonowe za taką samą kwotę przechowują 2,5 watogodziny.
Membrana charakteryzuje się też olbrzymią wytrzymałością. Jest ona w stanie przetrwać 5000-6000 cykli ładowania/rozładowywania. Ładuje się ponadto szybciej niż standardowa bateria.
W porównaniu z akumulatorami i superkondensatorami te membrany umożliwiają budowanie tanich urządzeń o bardzo prostej architekturze. Co więcej, wydajność membran przewyższa akumulatory i superkondensatory - powiedział doktor Xie.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Badacze z Laboratorium Energetyki Laserowej Univeristy of Rochester opracowali błonę, która nie przepuszcza gazu, gdy na jej powierzchnię rzutowane jest światło ultrafioletowe, i uwalnia go, kiedy barwa, czyli długość fali, ulega zmianie (w tym przypadku na promieniowanie fioletowe).
Wynalazcami pierwszej kontrolowanej w ten sposób membrany są student Eric Glowacki i jego opiekun naukowy Kenneth Marshall. Błonę wykonano z kawałka plastiku, w którym wydrążono otwory. Znajdują się w nich ciekłe kryształy i barwnik. Kiedy na błonę pada fioletowe światło, cząsteczki barwnika prostują się, a kryształy ustawiają się w rzędzie, co zapewnia bezproblemowy przepływ gazu. Po zmianie światła na ultrafioletowe molekuły barwnika wyginają się, przybierając kształt bumerangów czy, jak kto woli, bananów. Kryształy rozchodzą się w przypadkowych kierunkach, blokując gazowi przejście.
Glowacki tłumaczy, że kontrolowanie przepuszczalności błony za pomocą światła, a nie temperatury czy elektryczności – dwóch często używanych obecnie metod – jest dużo wygodniejsze. Po pierwsze, można to robić zdalnie. Po drugie, kolor światła padającego na membranę daje się zmieniać bardzo precyzyjnie i właściwie natychmiast. Rozgrzewanie lub chłodzenie wymagają za to czasu, a powtarzanie tych procesów prowadzi niekiedy do uszkodzenia błony. Po trzecie, światło nie doprowadza do zapłonu, co ma niebagatelne znaczenie przy pracy z węglowodorami i innymi palnymi gazami. Po czwarte wreszcie, ilość energii świetnej potrzebnej do "przełączenia" membrany jest minimalna.
Choć z pozoru prosta, nowatorska błona powstaje w kilku etapach. Na początku okrągły kawałek plastiku jest bombardowany strumieniem neutronów. W wyniku tego powstają równej wielkości otworki o średnicy ok. 1/100 mm. Następnie plastik zanurza się w roztworze ciekłych kryształów i barwnika, który wypełnia dziurki dzięki zjawiskom kapilarnym. Na końcu membranę umieszcza się w wirówce, by usunąć z powierzchni nadmiar kryształów.
Amerykanie mają nadzieję, że w przyszłości ich wynalazek przyda się do dostarczania leków czy kontrolowania procesów przemysłowych. Na razie udało mu się zadebiutować na branżowej konferencji.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Firma Bloom Energy oficjalnie zaprezentowała 100-kilowatowe ogniwa, które mogą być zasilane różnymi rodzajami paliwa. Oferta skierowana jest przede wszystkim do przedsiębiorstw, a przedstawiciele Bloom Energy zapewniają, że inwestycja zwraca się w ciągu 3-5 lat.
Ogniwa zasilane są gazem naturalnym i, jak twierdzi KR Sridhar, szef Bloom Energy, emitują o 50% mniej dwutlenku węgla niż energia z konwencjonalnych źródeł.
Firma ma już wielu klientów. Z jej urządzeń korzystają m.in. Google, eBay, Coca-Cola, FedEx czy Walmart. W ciągu ostatnich kilku miesięcy wyprodukowały one 11 milionów kilowatogodzin.
Korzystanie z elektryczności zapewnianej przez ogniwa Bloom Energy jest tańsze niż zasilanie z tradycyjnej sieci, gdyż urządzenia są wydajne, a energię można produkować na miejscu, bez potrzeby jej dystrybucji na duże odległości.
O ogniwach Bloom Energy niewiele wiadomo ponad to, że są to urządzenia z tlenkiem stałym (SOFC). Tego typu ogniwa są bardziej wydajne od swoich wodorowych odpowiedników, mogą pracować na różnych paliwach, jednak są drogie, temperatura ich pracy przekracza 600 stopni Celsjusza i mają problemy ze stabilnością. To jednak nie przeszkodziło wspomnianym wielkim firmom skorzystać z oferty Bloom Energy.
Przedsiębiorstwo sprzedaje swoje urządzenia w 100-kilowatowych zestawach, składających się z niewielkich ogniw o mocy 25-watów. Zestaw zajmuje mniej więcej tyle miejsca, co typowe miejsce parkingowe i wystarcza do zasilenia małego sklepu.
Wiadomo, że Google zamówiło 400-kilowatowy system, który zasila eksperymentalne centrum bazodanowe, a Walmart zainstalował urządzenia Bloom w dwóch supermarketach, którym zapewniają one od 60 do 80 procent potrzebnej energii.
Sridhar mówi, że docelowo jego firma chciałaby wybudować system, który działa w dwie strony. Nie tylko zamienia gaz na energię elektryczną, ale energię na gaz. To pozwoliłoby np. połączyć ogniwa paliwowe z ogniwami słonecznymi i za dnia generować gaz, który byłby używany do produkcji energii w nocy. Jednak na pojawienie się takich urządzeń poczekamy co najmniej 10 lat.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jednym z podstawowych problemów związanych z prowadzeniem szczepień w krajach Trzeciego Świata jest fakt, że szczepionki bardzo źle przechowują się w wysokich temperaturach. Skuteczna dystrybucja i przechowywanie szczepionek w Afryce, Azji czy Ameryce Południowej są zatem niezwykle trudne.
Niewykluczone, że naukowcy z firmy Nova Bio-Pharma Technologies oraz University of Oxford właśnie rozwiązali ten problem. Wystarczyło bowiem wymieszać szczepionki wirusowe z cukrem i pozwolić im wyschnąć na prostym filtrze, by można było przechowywać je przez całe miesiące nawet w tropikach.
Obecnie szczepionki oparte na wirusach trzeba przechowywać w temperaturze 4-8 stopni Celsjusza. USA czy Wielka Brytania wydają rocznie około 200 milionów dolarów na utrzymanie "zimnego łańcucha" szczepionek. To, zdaniem Światowej Organizacji Zdrowia, podnosi cenę jednej dawki o 14-20 centów.
Utworzenie "zimnego łańcucha" w krajach Trzeciego Świata jest niemożliwe, chociażby z tego powodu, że wielu ośrodkom zdrowia brakuje nie tylko lodówek, ale nawet energii elektrycznej.
Stąd też bardzo ważne jest opracowanie metod przechowywania szczepionek w wysokich temperaturach. Nova Bio-Pharma Technologies już wcześniej udowodniła, że mieszanie z cukrem i suszenie pozwala na przechowywanie różnych typów szczepionek oraz lekarstw zawierających proteiny. Tym razem po raz pierwszy wykazano, że technika jest skuteczna również w przypadku szczepionek z żywymi wirusami. By szczepionka była efektywna, wirusy muszą żyć. Są one jednak wrażliwe na wysokie temperatury. Okazało się, że wysuszenie ich w roztworze cukru powoduje, iż są w stanie przetrwać.
To może być wielki przełom - stwierdziła Stephanie James, dyrektor finansowanego przez Fundację Billa i Melindy Gatesów programu Grand Challenges in Global Health, który finansował opisywane badania.
W ich ramach dwie szczepionki z żywymi wirusami wymieszano z sacharozą i trehalozą, a następnie umieszczono na membranie z włókna szklanego i wysuszono w temperaturze pokojowej w komorze o niskiej wilgotności. To spowodowało, że cukry utworzyły wokół włókien niekrystaliczna powłokę, która unieruchomiła wirusy i uniemożliwiła im kontakt ze światem zewnętrznym. Najważniejsze okazało się użycie odpowiedniej membrany, gdyż pozwoliło to na pozbycie się wody w relatywnie niskiej temperaturze. Naukowcom sporo czasu zajęło dobranie metodą prób i błędów odpowiedniego stężenia cukrów i budowy filtra. Żeby ponownie użyć szczepionki należy przemyć membranę w soli fizjologicznej, pozbywając się w ten sposób cukru. Testy wykazały, że dzięki takiej technice szczepionkę można przechowywać przez 6 miesięcy w temperaturze 45 stopni Celsjusza bez żadnej szkody dla niej. Z kolei w temperaturze 37 stopni można ją przechować przez rok kosztem niewielkiego spadku efektywności.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.