Исследователи из Мичиганского технологического университета работают над созданием подводных микробных топливных элементов, способных вырабатывать электроэнергию, используя органику, растворенную непосредственно в морской воде.
Данная разработка ведется в рамках инициативы DARPA BLUE (BioLogical Undersea Energy), направленной на создание автономных источников питания для долгосрочных подводных наблюдений. В настоящее время большинство подобных систем зависят от аккумуляторных батарей, обслуживание которых требует дорогостоящего извлечения оборудования на поверхность.
Фундамент технологии составляют микробные топливные элементы: в ходе метаболизма бактерии расщепляют органические соединения в воде, высвобождая электроны. Система захватывает эти заряды, трансформируя их в электрический ток. Главное преимущество такого подхода — отсутствие необходимости в сменном топливе, так как энергетический ресурс постоянно присутствует в окружающей среде.
Основной вызов заключается в низкой концентрации органики в океанических водах по сравнению со сточными водами, где подобные решения применяются чаще. Кроме того, процесс осложняется высоким содержанием кислорода, который подавляет активность микроорганизмов.
Для преодоления этих ограничений ученые интегрировали в трубчатые элементы гранулированный активированный уголь. Он выступает в роли концентратора органических веществ и субстрата для формирования биопленок, что позволяет поддерживать стабильную генерацию электричества даже в насыщенной кислородом среде.
Прототипы уже продемонстрировали свою жизнеспособность в полевых условиях. В ходе испытаний в Чесапикском заливе устройство успешно функционировало под водой на протяжении месяца. Тестирование модульной системы в Галвестонском заливе также показало многообещающие результаты: три из четырех задействованных блоков стабильно вырабатывали энергию.
По мнению экспертов, эта технология в перспективе обеспечит бесперебойное питание для автономных подводных сенсоров, систем экологического контроля и сетей акустического мониторинга.
Следующим этапом станет расширенное тестирование: в Чесапикском заливе планируется развернуть систему из 10 топливных элементов. Цель эксперимента — подтвердить эффективность технологии при эксплуатации в течение одного года.
Источник: iXBT
