Микробные топливные ячейки – экономный источник энергии для космороботов

Роботизированная разведка отдаленных регионов, в том числе и других планет, требует соответствующего источника электропитания. Ученые из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США (NRL) работают над новой технологией, которая позволит проводить исследования других планет без необходимости использования сложных избыточных энергостанций, например атомных.

В NRL как раз разрабатывают перспективную технологию микробных топливных элементов (MFC), которую можно использовать на небольших роботах. Ученый NRL доктор Грегори П. Скотт на базе этой разработки пытается создать передовой микробный топливный элемент для небольшого самоходного наземного робота весом около 1 кг. Данный проект финансируется НАСА.

Изображение основной части микробного топливного элемента: микроба Geobacter sulfurreducens

Группа ученых из NRL, работающая с MFC, имеет большие наработки в области проектирования и испытания новых биологических энергоустановок. Уже проводились реальные демонстрации этих систем, и доказана возможность их практического применения вместо традиционных батарей в системах с небольшим энергопотреблением.

Целью нового проекта является разработка надежного и эффективного источника питания для небольших роботов, которые вынуждены работать в тяжелых условиях и без техобслуживания. Микробные топливные элементы в сочетании с чрезвычайно энергоэффективной электроникой должны решить проблему питания небольших робототехнических систем, которые не могут использовать солнечные панели или атомные источники энергии.

Микробная топливная ячейка NRL отличается от аналогов пассивной диффузией питательных веществ, а значит - экономит энергию, обходясь без насосов. Кроме того, она работает в широком диапазоне аэробной водной среды, а не только с естественной средой обитания узкого спектра бактерий. В отличие от других MFC, которые требуют дорогих протонообменных мембран, ячейка NRL использует недорогие нанопористые мембраны из поликарбоната. В результате «военно-морские» MFC способны генерировать от микроватт до милливатт энергии, в зависимости от размера ячейки (от 75 мкл до 5 мл). Этого вполне достаточно для питания автономных датчиков и светодиодов.