L'Institut Kurchatov a développé des piles à combustible microbiennes

Le Centre national de recherche de l'Institut Kurchatov a développé des piles à combustible microbiennes innovantes qui peuvent être utilisées dans divers dispositifs IoT. Par exemple, dans des capteurs de terrain pour surveiller l'état de l'eau, du sol et de l'air. De tels capteurs sont capables de fonctionner de manière autonome pendant une longue période sans nécessiter de maintenance, écrit Izvestia.

«Nous avons créé le premier prototype - un capteur capable de mesurer plusieurs paramètres à la fois: température, pression, humidité. Il utilise une alimentation électrique autonome et transmet des informations toutes les demi-heures, généralement pour les services urbains, il n'est généralement pas nécessaire », a déclaré Pavel Gotovtsev, chef adjoint du département de biotechnologie et de bioénergie du complexe technologique NBIKS du Centre de recherche de l'Institut Kurchatov.

Le 1er janvier 2018, dans la revue scientifique Robotics, un article scientifique «Sources d'énergie basées sur la bioénergie pour les robots autonomes mobiles» a été publié , dont Pavel Gotovtsev est l'auteur principal. En plus de lui, parmi les auteurs se trouvent d'autres employés du Département de biotechnologie et de bioénergie et du Laboratoire de robotique de l'Institut Kurchatov, ainsi que de l'Institut G.K.Scriabin de biochimie et de physiologie des micro-organismes de l'Académie russe des sciences. Il décrit brièvement les différentes options de conception de piles à combustible pour robots autonomes, y compris les piles à combustible utilisant des micro-organismes.



L'année dernière, un article sur les piles à combustible microbiennes par Pavel Gotovtsev et ses collègues a été publié dans la revue Russian Nanotechnologies (doi de l'article: 10.1134 / S1995078017010098). Cet article décrit les propriétés d'une bioélectrode formée en immobilisant les cellules bactériennes de Gluconobacter oxydans sur du «matériau de carbone ultrafin» (CSM).

Gluconobacter oxydans est une aérobie obligatoire qui utilise l'oxygène comme accepteur d'électrons terminal pour la respiration. Cette bactérie d'acide acétique se caractérise par l'oxydation incomplète d'une large gamme de glucides et d'alcools, n'est pas pathogène pour l'homme et les autres animaux, est présente dans les fruits mûrs, les fruits, le cidre, la bière, le vin.

Des expériences ont montré que les piles à combustible avec des bactéries sur l'électrode sont entièrement fonctionnelles. Des prototypes ont déjà été créés et dans trois à cinq ans, il est prévu de commencer les essais pilotes du système en milieu urbain. Après cela, rien n'empêche la production des mêmes capteurs environnementaux avec des piles à combustible microbiennes à l'échelle industrielle: «À l'avenir, nous pourrons placer ces capteurs dans des capteurs de pluie ou dans le sol. Ils surveilleront l'état de l'eau et de l'air, la pollution du territoire. Pour cela, vous pouvez utiliser de simples capteurs chimiques. »

Selon les développeurs, un système de capteurs (plusieurs capteurs et une batterie de biocarburant) coûtera jusqu'à 10 000 roubles. Chaque capteur peut suivre les conditions du sol dans un rayon de plusieurs mètres.

Les écologistes ont accepté avec enthousiasme l'initiative de l'Institut Kurchatov pour la production de capteurs environnementaux. Par exemple, Evgeny Schwartz, directeur de la politique environnementale du Fonds mondial pour la nature (WWF), cite la ville industrielle américaine de Pittsburgh, la ville du charbon et de l'acier, immergée à jamais dans un nuage de smog. La situation a changé avec l'introduction d'un système automatique de surveillance environnementale.


Pittsburgh dans les années 1930 et maintenant. Photo: Getty Images, Thinkstock

En seulement dix ans, ce système a fait de Pittsburgh une ville florissante «étouffante»: «En même temps, les entreprises qui dépassent la limite d'émission sont payées à celles qui ont réduit la pollution. Avec l'aide des technologies d'éco-surveillance créées au SIC, cela peut être fait », explique Eugene Schwartz. Il dit qu'une telle expérience peut être appliquée, par exemple, à Tcheliabinsk russe et dans d'autres villes qui souffrent de la dégradation de l'environnement. Les innovations écologiques sont encouragées financièrement par le biais du système de quotas - les flux d'argent ici, ce qui signifie que les entreprises et le personnel sont impliqués.

De plus, les capteurs connectés à Internet avertiront rapidement d'éventuelles fuites de réactifs nocifs d'entreprises industrielles, qui réagiront rapidement aux menaces environnementales émergentes.