Inovatyvūs mikrobiniai kuro elementai tvariai bioelektros gamybai (MicrobElas)

 

Projekto nr.: PP29/175

Projekto aprašymas:

Iš iškastinio kuro gaunama elektros energija nėra atsinaujinanti. Viena iš alternatyvių atsinaujinančios ir švarios energijos formų yra elektros energija, gaminama mikrobiniuose kuro elementuose (MKE). Juose bakterijos – egzoelektrogenai – iš mitybai naudojamų organinių junginių gaunamus elektronus atiduoda anodui, iš kurio elektronai išorine elektros grandine tekėdami į katodą atlieka naudingą elektros srovės darbą. Anodo paviršiuje vykstantys procesai ir jų efektyvumas, t. y. greitis bei tolygumas, yra MKE technologijų vystymąsi apribojantys veiksniai. Taigi, anodo paviršiaus modifikavimas ir bakterijų atiduodamų elektronų perėjimo į anodą palankių sąlygų sudarymas yra labai svarbus uždavinys, kurio sprendimas leistų plačiau taikyti MKE efektyviam elektros energijos generavimui. Šiame projekte bus siekiama padidinti MKE efektyvumą pagerinant elektronų pernašą iš bakterijų į grafito pluošto veltinio (GPV) anodą, modifikuojant jį organiniais diaminais. Modifikuoto GPV plaušelių paviršiuje sudarius šių aminų molekulinius fragmentus per juose esančių amino grupės azoto atomo ir aromatinio žiedo konjuguotų ryšių sistemą delokalizuoti elektronai būtų lengviau „ištraukiami“ iš bakterijų ir perduodami į GPV anodą. Taip pat tikėtina, kad dėl padidėjusios amino grupių koncentracijos modifikuoto GPV plaušelių paviršiuje tokia anodo medžiaga bus labiau biologiškai suderinama su bakterijų išorinės membranos baltymais-citochromais, ir tai pagerins bakterijų-egzoelektrogenų prisitvirtinimą, dauginimąsi ir augimą ant modifikuoto GPV. Vienos iš efektyvesnių ir dažniausiai mikrobinių kuro elementų tyrimuose naudojamų bakterijų yra Shewanella genties bakterijos, kurios savo gyvybinių funkcijų palaikymui naudodamos įvairias organines medžiagas anaerobinio metabolizmo metu generuojamus elektronus gali tiesiogiai, be elektronų pernašos tarpininkų (mediatorių), atiduoti anodui. Tyrimo metu bus nustatyta ir temperatūrinio režimo įtaka elektros energijos generavimui.

Projekto finansavimas:

KTU MTEPI fondas

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2017-04-01 - 2017-12-31