Современная электроника №5/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 13 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 Из истории био - и электрогенераторов Из практического применения в истории довольно известны двигатели на основе биоматериалов или водород - ные двигатели , работающие на выде - ляемом горючем газе . На рис . 1 пред - ставлена схема водородной газовой установки . Эта иллюстрация поможет понять перспективы биохимических реакций под воздействием электриче - ского тока . Устройство , согласно схеме , работает так . Из биомассы растительного проис - хождения ( жмыха ) способом фермен - тации вырабатывается уксусная кис - лота , имеющая химическую формулу СН 3 СООН . Затем в специальном резер - вуаре « бактерии » осваивают уксус - ную кислоту и метаболизируют её , производя газ СО 2 . Под воздействи - ем небольшого приложенного напря - жения электроны взаимодействуют с протонами , формируя атомы водорода , который используется как горючее для топливных элементов – топливо для ДВС , работающих на газу . Однако не стоит путать данные установки с дви - гателями , вырабатывающими горю - чий газ « на дровах ». По основному принципу выработки газа СО 2 работа - ли автомобильные двигатели как про - шлых лет ( ХХ век ), так и в некоторых случаях теперь , когда их применяют « любители ». На рис . 2 показан авто - мобиль с выработкой горючего газа в котлах , где в качестве топлива исполь - зовались дрова . В условиях Крайнего Севера такие и грузовые , и легковые машины были незаменимы . Созда - вались подобные установки по всему миру . В Германии известна модель лег - ковой автомашины Volkswagen Type82 (Kuberwagen и др .), в России – газо - генератор конструкции профессора Наумова устанавливали на грузовые автомобили как отечественных марок ГАЗ - М 1, ГАЗ -42, ЗИС -152 ( и др .), а поз - же и НАМИ -012 ( и др . испытатель - ные средства , не пошедшие в серию ), так и на грузовые автомобили , в том числе итальянский FIAT. Такой FIAT участвовал в автопробеге по марш - руту Москва – Ленинград – Москва в 1928 году . В 1931 году автопробеги с участием « дровяных колёсных транс - портных средств » проходили по марш - руту Ленинград – Череповец , а были в другие годы и более дальние « коман - дировки » – от Ленинграда через Минск и Киев , Москву до Омска и обратно . Представьте себе , сколько леса надо было спалить … Сегодня воспомина - ния об этом можно найти в том числе в мемуарах старожилов , в частности в [1]. В целом страна жила этим видом транспорта наравне с использовани - ем двигателей на бензине и дизель - ном топливе . Лишь в середине 60- х годов , а то и позже , полностью отка - зались от таких автомобильных ана - хронизмов эпохи несмотря на то , что и они имели некоторые преимущества . К примеру , в наше турбулентное вре - мя , когда типичные варианты топлива на основе нефтепереработки регулярно повышаются в цене , для кого - то самое время вспомнить о пахучих и чадящих генераторах СО 2 , реализованных на принципе сжигания дров . Для сведе - ния заинтересованных лиц схема газо - генераторной установки ЗИС -21 пред - ставлена на рис . 3. Кстати , определение топливных эле - ментов , производных реакции микро - бов и бактерий , впервые оформилось ещё в 1911 году . Прототипом служи - ли « микробные топливные элемен - ты », от них и состоялись аббревиатуры , используемые нашими современни - ками в XXI веке , – МТЭ (MFC). Эле - менты функционируют как гальвани - ческая батарея – с анодом , катодом и электролитом . Однако вместо того , что - бы использовать химические вещества для выработки электроэнергии , каких примеров в современной электронике в разные годы мы знаем немало , инно - вационные устройства MFC преобразу - ют электроэнергию из бактерий , кото - рые , взаимодействуя , питаясь и затем разлагаясь под влиянием даже слабо - го уровня кислорода , естественным образом производят движение элек - тронов между близлежащими прово - дниками , помещёнными в среду . Ког - да электроны перетекают от анода к катоду , между электродами возникает разница потенциалов , и по известным физическим законам создаётся ЭДС , соответственно открывается возмож - ность создавать электрическую цепь . Но для того чтобы микробные топлив - ные элементы работали без сбоев , они должны оставаться гидратированны - ми и насыщенными кислородом , что сложно , если просто их « закопать » под землёй или погрузить в ил водо - ёма , – необходимо обеспечить при - ток воздуха ( в его составе кислород ) для химической реакции разложения микроэлементов . Хотя концепция MFC существует более века , ненадёжная работа прото - типов и несовершенство технологии не позволяли совершить прорывных откры - тий в этой области . Кроме того , услов - но низкая выходная мощность устройств и биоэлектрогенераторов малых форм нивелировали усилия по их практиче - скому использованию , особенно в усло - виях низкой влажности . Ранее не было широких возможностей в области мате - риалов , не было приборов и устройств РЭА , позволяющих фиксировать даже Рис . 2. Автомобиль с газогенераторной установкой Рис . 3. Схема газогенераторной установки ЗИС -21