Die bahnbrechende Erfindung britischer Forscher, die Bio Elektrochemische Brennstoffzelle – stellt eine revolutionäre Methode zur Stromerzeugung dar.
Diese innovative Technologie ermöglicht es, aus Abwasser und den reichlich in natürlicher Erde vorhandenen Mikroben elektrische Energie zu gewinnen.
Die Bio elektrochemische Brennstoffzelle funktioniert, indem sie die Fähigkeiten von Mikroben nutzt, um Elektronen freizusetzen. Diese Mikroben sind in natürlichen Bodenschichten sowie in Abwasserquellen vorhanden. Die Forscher haben einen Weg gefunden, diese Mikroben in einem elektrochemischen Prozess zu nutzen, um einen kontinuierlichen Stromfluss zu generieren.
Strom erzeugen aus Abwasser und Erde
Das Revolutionäre an dieser neuen Energiequelle liegt darin, dass sie keine Seltenen Erden benötigt und stattdessen auf elektroaktive Bakterien setzt, die sowohl im Abwasser als auch in natürlicher Erde existieren.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Energiequellen, die oft auf den Einsatz seltener und kostspieliger Rohstoffe angewiesen sind, bietet diese Technologie einen nachhaltigen und ressourcenschonenden Ansatz. Elektroaktive Bakterien, die in der Lage sind, Elektronen freizusetzen, werden als Schlüsselkomponenten dieser Energiequelle genutzt. Diese Bakterien existieren nicht nur im Abwasser, sondern sind auch in der natürlichen Erde weit verbreitet.
Britische Forscher setzen diese wegweisende Technologie bereits erfolgreich ein, um präzise Messungen durchzuführen, darunter die Überwachung der Bewegung von Tieren sowie die Messung der Bodenfeuchtigkeit. Dieser Ansatz eröffnet besonders in der Landwirtschaft vielversprechende Perspektiven, da er es ermöglicht, genau zu bestimmen, wo mehr oder weniger Wasser benötigt wird.
Um den Forschern eine kontinuierliche und zeitsparende Datenerfassung zu ermöglichen, wurden die Sensoren mit innovativen Lösungen ausgestattet. Kleine Antennen wurden integriert, die es ermöglichen permanent und rund um die Uhr Daten an die Basis-Station zu übermitteln. Diese fortschrittliche Technologie eliminiert die Notwendigkeit, dass Forscher ständig zu den Sensoren gehen müssen, um Informationen abzurufen.
Das Geheimnis der Bio elektrochemische Brennstoffzelle
Mikroben – diese winzigen Lebewesen, sind allgegenwärtig, umgeben uns ständig – in Wasser, Erde und Luft. Millionen von ihnen bevölkern auch den menschlichen Körper. Das Besondere daran ist ihre Fähigkeit, das Sie Elektronen als Teil ihres Stoffwechsels abgeben.
Vor bereits vor 100 Jahren wurde die wegweisende Technologie der sogenannten Biobrennstoffzelle entwickelt. Ähnlich aufgebaut wie eine Batterie, besteht sie aus einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, die auf den Einsatz von Chemikalien zur Energiespeicherung setzen, nutzt die Biobrennstoffzelle Elektronen die von Mikroben abgegeben werden.
Das grundlegende Konzept dieser Technologie basiert auf dem erstaunlichen Verhalten von Mikroorganismen. Diese winzigen Lebewesen geben Elektronen ab, wenn sie organischen Kohlenstoff abbauen. In der Biobrennstoffzelle werden diese Elektronen genutzt, um einen kontinuierlichen Stromfluss zu erzeugen. Die Anode, Kathode und der Elektrolyt bilden dabei das Gerüst, das diesen faszinierenden elektrochemischen Prozess ermöglicht.
Der Aufbau einer Bio Brennstoffzelle
Die Forscher haben zahlreiche Experimente und Tests durchgeführt, um zu dem Ergebnis zu gelangen, eine äußerst effiziente Zelle entwickelt zu haben, die sowohl in trockener als auch in nasser Umgebung optimal funktioniert.
Das herausragende Merkmal der neuen Bio-Brennstoffzelle liegt in ihrer unkonventionellen Gestaltung, die sich deutlich von herkömmlichen Designs unterscheidet. Ein markanter Unterschied besteht darin, dass Anode und Kathode senkrecht zueinander ausgerichtet sind, was dieser Zelle eine einzigartige Struktur verleiht.
Die Anode, entscheidend für die Stromerzeugung besteht aus Graphitfilz, auf dem später die Bakterien platziert werden, die für die Elektronenfreisetzung verantwortlich sind. Auf diesem Filz befindet sich somit der aktive Bereich, der den elektrischen Strom erzeugt. Die Kathode, hergestellt aus Metall, wird wiederum auf der Anode befestigt und bildet gemeinsam mit ihr die Basis für den elektrochemischen Prozess.
Die Bio-Brennstoffzelle wird in den Boden eingegraben, bis nur noch ihr oberes Ende knapp über der Erdoberfläche sichtbar ist. Ein durchdachtes Design zeichnet sich dadurch aus, dass am oberen Teil der Zelle ein Belüftungsschlitz eingebaut ist. Der untere Teil hingegen wird so tief im Boden vergraben, dass er ständig mit feuchter Erde in Berührung steht. Der Vorteil: selbst wenn die obere Erdschicht einmal austrocknen sollte, bleibt sie mit Feuchten Erdboden verbunden.
Der Belüftungsschlitz am oberen Ende ermöglicht den notwendigen Luftaustausch für die Mikroben, die für den Energieerzeugungsprozess verantwortlich sind. Gleichzeitig gewährleistet die tiefe Verankerung im Erdreich, dass die Zelle kontinuierlich mit ausreichend Feuchtigkeit in Kontakt steht. Und das selbst wenn die oberflächliche Erdschicht gelegentlich mal austrocknen sollten.
Liefert Mehr als genug Strom
Die Zelle präsentiert sich als wahre Energiequelle, da sie mehr Strom erzeugt, als für den Betrieb der Sensoren und der Funktechnik benötigt wird. Beeindruckend ist dabei die Tatsache, dass die Zelle nicht nur den Bedarf deckt, sondern satte 68-mal mehr Strom erzeugt, als für die Funktionalität der Sensoren erforderlich ist.
Darüber hinaus beweist die herausragende Zelle ihre Vielseitigkeit in Bezug auf Umweltbedingungen. Sie ist darauf ausgelegt, in einem beeindruckenden Feuchtigkeitsbereich von 41% bis 100% zu arbeiten und weiterhin Strom zu erzeugen. Selbst unter extremen Bedingungen, wie dem vollständigen Eintauchen in Wasser, setzt die Zelle ihre Energieerzeugung fort, was ihre Robustheit und Zuverlässigkeit unterstreicht.
Die geniale Innovation liegt darin, dass die Materialien für den Bau einer solchen Brennstoffzelle nahezu in jedem Baumarkt erhältlich sind. Aktuell arbeiten die Forscher jedoch intensiv daran, dass die verwendeten Materialien in Zukunft vollständig biologisch abbaubar sein sollen.
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Wir sind begeistert von der faszinierenden Idee – Strom aus der Erde und sogar aus Abwasser zu generieren. Realistisch betrachtet erzeugt diese Technologie aktuell noch nicht besonders viel Strom. Allerdings sind wir der Überzeugung, dass bei einer groß angelegten Umsetzung dieses kleinen Projekts an zahlreichen Standorten in der Zukunft noch bedeutend mehr möglich sein könnte.
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