Когда жизнь дает вам лимоны, превратите их в электричество.
Польза для здоровья от употребления свежих фруктов неоспорима, но было бы здорово, если бы их можно было использовать для чего-то еще, кроме подпитки вашего тела. Например, производство электричества?
Оказывается, при нестандартном мышлении фрукты можно использовать именно для этой цели!
Это не только интересно как концепция, но и с постоянно растущим количеством пищевых отходов, таких как фрукты, которые производятся каждый день, это также может быть способом заработать «деньги на старой веревке». Фактически, только в США каждый день выбрасывается около 150 000 тонн отходов фруктов и овощей .
Это не только невероятно расточительно, но и потенциально вредно для окружающей среды . Если бы только эту потраченную впустую пищу можно было использовать для чего-то другого?
Например, устойчивая энергетика.
Можете ли вы использовать фрукты как батарею?
Что интересно, вы можете в некотором роде.
Один из способов получить электричество из фруктов - это сделать базовые батареи, используя электроды и целые кусочки фруктов . Кислоты, содержащиеся в фруктах, а именно лимонная кислота, с применением некоторых научных исследований можно использовать для превращения фруктов в своего рода рудиментарную батарею.
Как и в обычных батареях, кислоты взаимодействуют с электродами, генерируя небольшой ток, который можно использовать для питания небольших электронных устройств.
Это забавный предмет домашней науки, вы можете экспериментировать с разными фруктами (или овощами, если на то пошло), чтобы найти лучшие предметы для фруктовых батарей.
Этот эксперимент с использованием некоторых основных материалов, таких как два разных металла (лучше всего подходят цинк и медь) для изготовления электродов, является относительно простым и эффективным занятием, которым можно поделиться со своими детьми. Либо подвесьте металлические электроды в фруктовом соке, либо вставьте их в неповрежденный фрукт, чтобы создать небольшое количество напряжения.
Удивительно, но как это работает?
Как и в обычных батареях, электроды будут действовать как катод и анод, позволяя генерировать небольшой электрический ток. Лимонная кислота в фруктах действует как своего рода электролит, который вступает в реакцию с металлическими электродами с образованием ионов.
Это потому, что органический материал может действовать как ионный проводник . Эти вещества позволяют ионам свободно перемещаться через них.
Это работает, потому что цинковый электрод (катод) также будет реагировать с лимонной кислотой с образованием катионов и свободных электронов. Эти электроны затем медленно накапливаются на цинковом катоде и после присоединения проволоки будут проходить через нее.
Когда провода подключены к медному катоду для замыкания цепи, электроны начинают реагировать с катионами водорода во фруктах, что в конечном итоге приводит к образованию газообразного водорода. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока присутствуют электролиты и электроды не повреждены, то есть до тех пор, пока плод не высохнет или пока электрод не растворится.
Сок фрукта также проводит электричество, эффективно замыкая цепь. Это работает так же, как солевой раствор может также проводить электричество.
Если у вас в доме не валяются готовые образцы, можно использовать копейку с медным покрытием и гвоздь оцинкованный. Оцинкованные гвозди часто делают из железа с покрытием из цинка.
При такой настройке вы можете генерировать небольшой ток (от 0,5 до 3/4 вольта) от одного фрукта. Овощи, как и картофель, могут производить немного больше, часто чуть более 1 вольт.
Лимоны, как оказалось, могут производить до 0,96 вольт .
Немного, но вы можете подключить несколько кусочков фруктов параллельно, чтобы увеличить напряжение. Возможно, вы даже сможете произвести достаточно тока, чтобы зарядить что-то вроде мобильного телефона. Чем больше фруктов вам понадобится, тем проще и эффективнее будет просто использовать обычное зарядное устройство.
Максимальное напряжение, полученное от фруктовой батареи, составило 1521 вольт в средней школе Alssundgymnasiet Sønderborg в Сённерборге, Дания, 29 января 2020 года. Однако для этого потребовалось 1964 лимона.
В зависимости от типа и количества фруктов напряжения может хватить для питания небольшого светодиода или даже небольшого двигателя. Как оказалось, лучше всего использовать фрукты и овощи с высоким содержанием проводящих ионов, таких как калий или натрий.
Также помогает, если у них есть «правильная» внутренняя структура для создания рабочих токов. Более однородные фрукты или овощи, такие как картофель или соленые огурцы, являются отличным выбором.
Такие фрукты, как апельсины, на самом деле часто являются плохим выбором, поскольку их внутренняя структура разделена на отсеки, разделенные мембранами, которые действуют как барьеры. Это заблокирует свободный ток.
Фрукты также можно использовать в микробных топливных элементах.
В отличие от описанной выше базовой фруктовой батареи, исследователи изучают возможность получения электричества из фруктов более изощренно.
Обратите внимание: В кишечнике человека обнаружены сотни электрогенных бактерий, которые генерируют электричество.
Одним из примеров является микробный топливный элемент (МБК), который можно использовать для преобразования фруктов и овощей в полезную электроэнергию.МБК - это эффективные био-электрохимические устройства, которые могут вырабатывать электричество с помощью широкого спектра микроорганизмов. Группа исследователей из Эквадора экспериментировала с этой технологией, используя безмембранные однокамерные MCB в течение 60 дней.
Эксперимент был очень плодотворным, извините за каламбур, и в результате было получено выходное напряжение 330 мВ.
Вы также можете производить электричество из гниющих фруктов.
Использование свежих фруктов в качестве специальной батареи - это один из способов получения электричества из фруктов, но есть и другой способ. Когда фрукт разлагается, образуется метан, который, в свою очередь, можно сжигать для выработки энергии в гораздо большем масштабе.
Именно это и предложили власти Севильи, Испания , как способ убить двух зайцев одним выстрелом. Улицы города засажены апельсиновыми деревьями Севильи. Фермы региона экспортируют почти все севильские апельсины, которые они выращивают, в Великобританию, где их превращают в мармелад. Но жители Севильи не едят горькие фрукты, поэтому в городе остались улицы, усеянные гниющими апельсинами.
Эти упавшие апельсины не только представляют опасность для пешеходов, но и являются головной болью для городских властей. Апельсины часто давят под ногами или колесами автомобилей, оставляя улицы липкими от сока и роя мух.
В настоящее время ежегодно собирают около 200 человек.
В феврале 2021 года было объявлено о новой пилотной схеме, чтобы использовать эти отходы фруктов, а не просто выбросить их все на свалку.
Плоды собирают и доставляют в муниципальную компанию по водоснабжению Emasesa , которая вырабатывает из них чистую энергию для работы одной из своих водоочистных станций. Сок извлекается, объединяется с другими органическими веществами и используется для производства биогаза, а кожура компостируется и превращается в удобрение для полей.
«Сок состоит из фруктозы, состоящей из очень коротких углеродных цепей, и энергетические характеристики этих углеродных цепей в процессе ферментации очень высоки», - сказал Бениньо Лопес, глава экологического отдела Emasesa в интервью Guardian . «Дело не только в экономии денег. Апельсины - проблема для города, и мы производим добавленную стоимость из отходов ».
Есть надежда, что схема в конечном итоге может быть расширена для поставки излишков электроэнергии в национальную сеть. По словам команды, стоящей за инициативой, с некоторыми дополнительными инвестициями и масштабированием, иначе потерянные апельсины из города можно было бы использовать для обеспечения энергии 73000 домов.
Это основано на испытаниях с использованием 1000 кг (2205 фунтов) апельсинов, которые можно было бы использовать для выработки 50 кВт-ч электроэнергии - этого достаточно для питания пяти домов в течение одного дня.
Гниющие тыквы также можно использовать для выработки электроэнергии.
Очевидно, гниение апельсинов - не единственный способ производства метана. В Корваллисе, штат Орегон , пара фермеров потратила 10 миллионов долларов и 14 месяцев на строительство собственной биогазовой установки.
Это растение превращает выброшенные или ненужные фрукты и овощи в тепловую и электрическую энергию. Как и в Севилье, Испания, в противном случае эти отходы были бы выброшены на свалку.
Их биогазовая установка оказалась настолько успешной, что даже недавно была подключена к национальной сети. Фактически, он производит столько электроэнергии, что может помочь ферме сэкономить около 500 000 долларов на электроэнергии и природном газе.
Растение работает так же, как желудок (рубец) коровы . Подается биомасса, а выходит метан.
Просыпанная кукуруза, отходы тыквы и другие органические материалы измельчаются, помещаются в анаэробный варочный котел и оставляются для превращения в жидкую консистенцию. Установки бактерий внутри варочного котла преобразуют отходы в летучие жирные кислоты, а затем в газообразный метан.
Затем этот газ пузырится через суп и собирается наверху. Отсюда он подается в двигатель внутреннего сгорания, который может сжечь его для выработки электроэнергии.
Поскольку варочный котел работает по полностью естественному процессу, он может работать непрерывно, пока добавляется новая биомасса. По словам его владельцев, после того, как завод будет полностью введен в эксплуатацию, он сможет производить в два раза больше энергии, чем требуется для фермы - этого достаточно для снабжения энергией 1000 домов.
Похожий процесс также используется компанией Gills Onions из Окснарда, Калифорния. Производитель свежего лукового пюре, около 136 078 кг (300 000 фунтов) твердых отходов лука используется для производства возобновляемой энергии.
Подавая эти луковые отходы в анаэробный варочный котел, образуется метан, который затем можно сжигать для питания 600-киловаттных топливных элементов, которые обеспечивают электроэнергией 460 домов.
Их система потребовала около 9,5 миллионов долларов инвестиций и использовала существующие технологии с помощью Калифорнийского университета.
Независимо от того, просто подключаете ли вы существующий фрукт или строите более сложное устройство, фрукты найдут применение не только в том, чтобы просто съесть их или даже выбросить.
Использование таких технологий, как анаэробные варочные котлы, может быть просто билетом для уменьшения заполнения свалок и выброса в атмосферу очень мощного парникового газа - метана. Зачем это тратить?
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: 100% натуральная энергия: как вы можете получить электричество из фруктов.