وبلاگ مهندسي برق- الكترونيك , مخابرات

باکتری‌ها برق تولید می‌کنند

محققان دانشگاه آرهوس در تحقیقات خود نشان دادند که باکتری هایی که زیر رسوبات اعماق دریاها زندگی می کنند الکترون هایی را آزاد می کنند که این جریان الکتریسیته برای تامین انرژی واکنش هایی که این باکتریها با باکتریهای تولیدکننده اکسیژن برقرار می کنند مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از میکروارگانیسم ها نیز همانند حیوانات با سوزاندن غذای خود با اکسیژن، انرژی به دست می آورند.

باکتری هایی که در لایه های عمیق تر رسوبات زندگی می کنند غذای خود را به دیگر ترکیبات آلی و به سولفات هیدروژن تبدیل می کنند.الکترونهایی که در مدت این واکنش آزاد می شوند در مسیر رسوبات حرکت می کنند و به سفر خود تا رسیدن به سطوح ادامه می دهند و در آنجا سایر باکتریها برای تولید اکسیژن مورد نیاز سایر ارگانیسم ها از این جریان الکتریسیته استفاده می کنند. در این انتقال برق میان میکروارگانیسم ها، الکترونها می توانند حتی از یک سانتیمتر و یا 20 هزار برابر ابعاد یک باکتری هم فراتر رود.نتایج این کشف می تواند به بهبود تکنیکهای تولید برق توسط میکروارگانیسم ها و ایجاد سوخت های طبیعی کمک کند.

محققان شركت انرژی پاك برای حل این مشكل پیشنهاد كردند از متان استخراج شده و تفاله باقیمانده به عنوان كود استفاده شود. قرار است اولین نیروگاه كه از این سوخت استفاده می‌كند در ژوئن 2010 در كارولینای جنوبی شروع به كار كند. این نیروگاه شبیه به بسیاری از نمونه‌های مشابه در اروپاست و با 13 مرغداری بزرگ به منظور تهیه سوخت آلی قرارداد بسته است. این نیروگاه، برق تولیدی را به صنایع همگانی، كارخانه‌ها و شركت تعاونی‌های روستایی خواهد فروخت.محققان شركت انرژی پاك اولین گروهی نیستند كه تلاش كرده‌اند از فضولات طیور به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر استفاده كنند.Fibro watt دیگر شركتی است واقع در پنسیلوانیا كه 3 سایت در ایالت مینه‌سوتا دارد. عمدتا در كارولینای شمالی و دیگر مناطق آن با استفاده از متان استخراج شده از زباله‌های دفن شده الكتریسیته تولید می‌شود.

دی‌اكسید كربن منتشر شده ناشی از سوختن متان در فضا معادل مقداری است كه از سوختن زغال منتشر می‌شود. سوختن زغال‌سنگ باعث تولید و اضافه شدن دی‌اكسید كربن جدید به اتمسفر می‌شود. در حالی‌كه دی‌اكسید كربن ناشی از سوختن متان همانی است كه به صورت طبیعی و در اثر فساد فضولات حیوانی به جو اضافه می‌شود.

فیلم‌های لاستیكی تولیدكننده توان كه توسط مهندسان دانشگاه پرینستون ساخته ‌شده ، می‌توانند حركات طبیعی بدن مانند تنفس و پیاده‌روی را برای توان دادن به تنظیم‌كننده‌های قلب، گوشی‌های موبایل و سایر افزاره‌های برقی به خدمت گیرند.

این ماده، كه از نانوروبان‌های سرامیكی جاسازی شده در داخل ورقه لاستیكی سیلكونه تشكیل شده‌است، هنگام خم شدن الكتریسیته تولید می‌كند و كارآیی زیادی در تبدیل انرژی مكانیكی به انرژی الكتریكی دارد.

كفش‌های ساخته‌ شده از این ماده روزی خواهند توانست انرژی پیاده‌روی و دویدن را برای تغذیه افزاره‌های الكتریكی قابل‌حمل جمع‌آوری كنند. این ورقه‌ها با قرار گرفتن بر روی شش‌ها خواهند توانست حركات تنفسی را به منبع تغذیه تنظیم‌كننده قلب تبدیل كنند و نیاز به جراحی برای تعویض باطری‌های تغذیه آنها را برطرف كنند.

گروه پرینستون اولین تیمی است كه با موفقیت سیلیكونه و نانوروبان‌های تیتانات زیركونات سرب (PZT) را تركیب كرده است. PZT یك سرامیك پیزوالكتریك است به این معنا كه با قرار گرفتن تحت فشار مكانیكی می‌تواند ولتاژ الكتریكی تولید كند. در بین تمام مواد پیزوالكتریك، PZT كارآترین می‌باشد و قادر است كه 80 درصد انرژی مكانیكی اعمال شده را به انرژی الكتریكی تبدیل كند.

فرایند ساخت این پژوهشگران با تولید نانوروبان‌های PZT شروع می‌شود. آنها در یك فرایند جداگانه این روبان‌ها را در داخل ورقه‌های شفافی از پلاستیك سیلكونه جاسازی كرده و چیزی به نام A«تراشه‌های پیزو-پلاستیكA» درست كردند. سیلیكونه كه در كاشت‌های زیبایی و افزاره‌های پزشكی استفاده می‌شود یك ماده زیست‌سازگار است.

با توجه به تحقیقات انجام شده در دانشگاه Deloware و Stony Brook می‌توان برق خروجی از این منابع بادی دریایی را با انتخاب محل‌های درست كه از الگوهای آب و هوایی مناسب بهره‌ می‌برند و اتصال ژنراتورهای بادی به خطوط انتقال و تقسیم انرژی برق را پایدارتر و مداوم‌تر از قبل كرد.

اگر بتوانیم الكتریسیته تولید شده توسط باد را پایدارتر كنیم، سهم بادها در برآوردن نیازهای بشر به برق بیشتر می‌شود و منابع تولید برق بیشتری برای انسان به وجود می‌آید.

بررسی‌ها حاكی از آن است كه هنگام طراحی سیستم‌های انتقال قدرت براساس منابع تجدیدپذیر مانند باد باید فاكتورهای مهم هواشناسی كه شامل جریان‌های غالبا سیستم‌های پرفشار و كم‌فشار است در مقیاس قابل توجهی در نظر گرفته شود.

دانشمندان سوئدی یک پانل از جنس دی اکسید سیلیکون با دو الکترود آلومینیومی ایجاد کردند. این دو الکترود از طریق چند قطره از این پروتئین فلورسانت که مستقیم از بدن ستاره دریایی استخراج شده بود تفکیک شدند و هر یک از الکترودها به یک سیم متصل شد. سپس این پانل در معرض نور ماوراء بنفش گذاشته شد و راندمان جذب فوتونها از سوی پروتئین مورد آزمایش قرار گرفت.

نتایج این آزمایش نشان داد که پروتئین فلورسانت ستاره دریایی شروع به انتشار الکترون و در نتیجه تولید برق کرد.به گفته این محققان در آینده و با تکامل این پانل ها ستاره دریایی می تواند به یک منبع عالی برای توسعه سیستم های تولید انرژی پاک تبدیل شود.

تقریبا هر كسی كه در نزدیكی ریل‌های راه‌آهن زندگی می‌كند به شما خواهد گفت كه قطارهای تندرو كه اتفاقا شمار آنها به سرعت در حال افزایش است در حین حركت روی ریل جریان قابل توجهی از باد تولید می‌كنند.

شاید برای بسیاری از افراد این جریان هوا چیزی چندان عجیب و هیجان‌انگیزی نباشد اما برای طراحان صنعتی نظیركوان جینگ و الساندرو لئونتی نباید از كنار كوچك‌ترین تحولاتی كه می‌توان از آنها برای تولید انرژی استفاده كرد بی‌تفاوت عبور كرد. آنها برای این‌كه ایده‌شان را به واقعیت تبدیل كنند به فكر نصب دستگاهی روی ریل قطار افتاده‌اند كه همزمان با عبور قطار از روی ریل، جریان هوای تولید شده توربین موجود در این مجموعه را به گردش درآورده و در نتیجه الكتریسیته تولید كند.

این دستگاه كه تحت عنوان T-box شناخته می‌شود قابلیت نصب روی ریل راه‌آهن و خطوط ریلی مترو را نیز دارد و جدای از این دو مكان از پیش در نظر گرفته شده می‌توان از آن در سایر نقاطی كه همواره منابع مستعد تولید انرژی به هدر می‌روند استفاده كرد.