Биобатарею, созданную по примеру электрического угря, можно будет вживлять в тело человека
Наука находится в постоянном поиске более безопасных, экологически чистых способов управления приборами, которые используются внутри нашего тела. В конце концов, кому действительно нужны токсичные элементы электропитания или имплантаты? Один из живых организмов обладающих хорошей способностью производства биосовместимой (как минимум для себя) энергии является электрический угорь. В настоящее время ученые используют этих «высоковольтных созданий» как образец для перспективного нового самозаряжаемого устройства, который сможет снабжать энергией такие вещи, как кардиостимуляторы, протезы и даже контактные линзы дополненной реальности.
Электрические угри создают напряжение через проходящие через все их тело удлинённые скопления тонких клеток. Называемые электроцитами, эти элементы создают электричество путем одновременного движения ионов натрия в одну сторону и ионов калия в другую. Напряжение, создаваемое каждой отдельной клетки цепочки не высоко, но вместе скопления в теле одного угря они могут выдавать до 600 вольт напряжения.
С целью воспроизводства этого эффекта исследователи из Фрибурского, Мичиганского и Калифорнийского (в Сан-Диего) университетов обратили внимание на разницу в солености пресной и морской воды. Они разместили гидрогель, ионопроводящие капли, на прозрачные пластиковые листы и разделили их ионоселективными мембранами.
Сотни капель, некоторые соленой воды, некоторые – пресной, были расположены чередуясь между собой. Когда разработчикам такой схемы удалось соединить все элементы друг с другом, получилось извлечь напряжение в 100 вольт. Этот процесс известен как обратный электродиализ. Электрическое напряжение появляется из-за различной концентрации соли в воде.
Угорь при помощи медиатора, называемого ацетилхолином, обеспечивает одновременный контакт всех электроцитов. Команда разработчиков же достигла подобного эффекта используя специальную схему складывания пластикового листа наподобие оригами. Когда на лист оказывалось давление, он быстро складывался и нанесенные на него элементы оказывались в нужных местах, чтобы создать нужный эффект.
Прибор, который был назван разработчиками «искусственным электрическим органом», не обладает таким высоким напряжением, какое способен производить угорь. Однако у исследователей есть идеи, как увеличить эффективность своей разработки. Речь идет о метаболической энергии, создаваемой в желудке угря, о механической мышечной энергии и некоторых других возможностях, воспроизведение которых представляет сегодня большую сложность.
«Электрические органы угрей невероятно сложны. Они способны производить гораздо больше энергии, чем человек, — говорит один из авторов исследования. — Но для нас важно воспроизвести хотя бы основы протекающего процесса».
Несмотря на то, что гибкие и прозрачные батареи уже разрабатывались ранее (как химических источников энергии, так и фотоэлементов), в своем большинстве они не являются биосовместимыми. Создатели «электроорганов» надеются, что если на основе их технологии удастся получить стабильно работающий девайс, то уже в ближайшем будущем он может стать элементом питания для медицинских имплантатов и разного рода носимой электроники.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Читайте также: Разработаны гибкие фотоэлементы, которые можно стирать в воде, растягивать и сжимать
Источник: ns.umich.edu
А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!
Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!
Как выбрать биметаллические радиаторы отопления
В чем разница?
Чем отличаются биметаллические радиаторы отопления от остальных? кроме цены, которая довольно выше, чем у алюминиевых и чугунных батарей, это более высокое качество, отсутствие окисления алюминия и долгий срок службы, около 25 лет. Так же биметаллические радиаторы дают больше тепла и способны выдерживать большое давление, что делает их крайне эффективными и надежными.
Такие радиаторы бывают двух типов. Первый – радиаторы, изготовленные на каркасе из стали, внешний слой которых сделан из алюминия, второй – радиаторы из алюминия, каналы которых усилены стальными трубами. Естественно первый тип предпочтительней, поскольку при втором типе при неправильной фиксации стальных труб может быть перегорожен нижний коллектор, что повлечет за собой неприятные последствия.
Отличить биметаллические радиаторы от просто алюминиевых легко, стоит всего лишь обратить внимание на вес и цену. Биметаллические тяжелее алюминиевых примерное на половину веса, и дороже стоят.
Как выбрать?
С конкретными радиаторами мы разобрались. Как же выбрать оптимальный размер радиатора для конкретного помещения? Это довольно легко. Нам нужно будет рассчитать только количество секций. Рассчитывать секции нужно именно для той комнаты, в которой будет устанавливаться радиатор, а не для всего помещения или квартиры.
Вот пример формулы для простого расчета секций. Итак, допустим что А – секции, Б – площадь комнаты, В – мощность радиатора.
То есть формула выглядит так – А=Бх100/В
Возьмем, к примеру, комнату на 30 квадратных метров при мощности радиатора в 180 ватт.
А = 30х100/180
А = 16,66
При подсчетах округляем полученное число в большую сторону. Выходит, что для комнаты в 30 квадратов нужен радиатор с 17 секциями.
Целлюлозная био-батарея | Проект Заряд
Новая разработка инженеров фирмы SONY позволяет вырабатывать электроэнергию путем расщепления целлюлозы. Топливом для такой установки может служить обыкновенная бумага, даже вторичной переработки.
Принцип действия био-батареи
В основе идеи лежит использование биологического фермента целлюлазы, относящегося к классу гидролаз. Он служит катализатором химических реакций и известен тем, что активно расщепляет целлюлозу на более простые составляющие. При этом происходит синтез глюкозы, которая используется в качестве основного источника энергии практически всеми живыми существами на нашей планете.
Конструктивно био-батарея представляет собой небольшую емкость с ферментированным раствором, в которой разлагаются кусочки целлюлозы – в ее роли выступает обыкновенный упаковочный картон. Вырабатываемая при этом глюкоза расщепляется специальным набором энзимов, при этом вырабатывается энергия, которая и преобразуется в электричество. Остается только снять его с клемм батареи направить к потребителю.
Теоретически, при полной переработке листа офисной бумаги формата А4 можно выработать таким способом до 18 Вт энергии. Однако в силу множества технических особенностей на практике результат не дотягивает даже до половины этого значения. Тем не менее, эта био-батарея является первым в мире прототипом такого рода энергетических устройств.
Преимущества и недостатки конструкции
По сути, положительная черта у данной батареи только одна – она использует ранее невостребованный источник энергии, который условно можно отнести к возобновляемым ресурсам. Макулатуры, отходов древесной промышленности и других источников целлюлозы на планете не меньше, чем запасов нефти, а древесина имеет свойство вырастать заново. Немаловажно и то, что ранее никто не пытался использовать расщепление целлюлозы для получения электроэнергии – это послужит толчком для развития новых технологий.
Однако с экономической точки зрения такая батарея бесполезна, так как ее КПД крайне низок, при этом конструкция занимает много места и требует специального обслуживания. Производство самого фермента целлюлаза в промышленных масштабах также не является дешевой процедурой, поэтому себестоимость ватта электроэнергии, полученного таким способом, будет слишком большой.
Батарейка для биоса
Наверняка многие пользователи хорошо знают, что в системном блоке находится батарейка BIOS, но, возможно, далеко не все хорошо представляют себе, для чего она предназначена.
Батарейка BIOS — это небольшой элемент питания, дающий энергию памяти CMOS. Основное питание для компьютера или ноутбука, как известно, поступает из блока питания. Тем не менее, в те периоды, когда системный блок компьютера выключен, в нем должно храниться определенное количество данных. Прежде всего, это пользовательские параметры и настройки BIOS, содержащиеся в CMOS-памяти, а также время для системных часов. Именно для этой цели на материнской плате предусмотрено место для портативного элемента питания.
Многие пользователи считают, что эта батарейка является на самом деле аккумулятором, но это не так. Хотя её срок службы составляет несколько лет, а память CMOS, которую она питает, потребляет сравнительно мало энергии, тем не менее, в конечном итоге элемент питания разряжается и подлежит замене.
Содержание статьи
Типы элементов питания BIOS и их внешний вид
Как правило, в качестве батарейки БИОСА используется литиевый элемент питания диаметром 2 см с напряжением в 3 В. Её толщина может быть разной, и, как следствие может иметь различную емкость.
Сравнение пятикопеечной монеты и батарейки БИОС CR 2032
На сегодняшний день наиболее распространены батарейки трех типов:
- CR2016 (емкость 80 mAh)
- CR2025 (емкость 150 mAh)
- CR2032 (емкость 230 mAh)
Первая пара чисел в индексе батарейки обозначает ее диаметр в мм (20), а вторая толщину в 0,1 мм (соответственно 1,6; 2,5; и 3,2 мм). Тип любой батарейки написан на ее лицевой стороне в нижней строке.
Если батарейка для БИОСА в компьютере разрядится, а пользователь не успеет ее вовремя заменить, то это обычно не имеет фатальных для компьютера последствий. От сброса CMOS-памяти BIOS компьютер в целом не перестанет быть работоспособным, однако головной боли у пользователя может прибавиться. Во-первых, пользовательские настройки BIOS пропадут, и вам придется восстанавливать их вручную. Сброшенное системное время может отразиться на работоспособности многих программ. Вдобавок пользователь при загрузке будет каждый раз получать раздражающие сообщения, например, об ошибке контрольной суммы памяти CMOS.
Замена элемента питания БИОСА в настольном ПК
Как же заменить батарейку BIOS? Найти ее довольно легко – она имеет круглую форму, блестящий металлический корпус и хорошо заметна на фоне прочих элементов системной платы.
Батарейка сидит в специальном гнезде и удерживается на месте защелкой. При определенной сноровке батарейку можно вытащить пальцами, отогнув защелку, однако, если вы подобной сноровкой не обладаете, то для этой цели можно воспользоваться пинцетом или же небольшой плоской отверткой. Сначала вставляете отвертку в паз защелки и затем её отжимаете(поддеваете).
Пример извлечения батарейки BIOS при помощи тонкой плоской отвертки
Поставить же новую батарейку BIOS в гнездо гораздо проще – достаточно лишь посадить элемент в гнездо, немного надавить пальцем и защелка сама её зафиксирует.
Установка новой батарейки CR2032 в гнездо на метеринской плате
Нюансы расположения в ноутбуке
Вышесказанное в большей части справедливо не только для настольного компьютера, но и для ноутбука. В ноутбуке хранение данных памяти CMOS тоже обеспечивает специальная батарейка, но ее дизайн, как и дизайн гнезда для нее, отличаются от таковых для настольного компьютера. На практике часто можно заменить элемент питания и в ноутбуке, но это процесс более сложный, чем процесс замены на настольном компьютере. Очень часто батарейка ноутбука не находится в специальном гнезде, а может быть припаяна к материнской плате ноутбука или прицеплена к ней при помощи провода. В этом случае вам придется повозиться и пойти на определенный риск, самостоятельно отпаивая и снова припаивая провода или контакты на материнской плате ноутбука или обратиться для замены батарейки в сервисный центр.
Батарейка БИОСа прикрепленная при помощи провода
Заключение
Итак, из этой статьи вы узнали, что батарейка BIOS служит для питания памяти CMOS, в которой хранятся настройки BIOS компьютера. Своевременная замена батарейки может служить гарантией бесперебойной работы компьютера и сохранения пользовательских данных BIOS.
Порекомендуйте Друзьям статью:
Воздушно-реактивная био-батарея
Исследователи из Института физической химии в Польше создали воздушно-реактивную био-батарею, которая в будущем может быть использована для длительного и безопасного для человека питания кардиостимуляторов и прочих электронных имплантатов.
Как рассказал руководитель разработки доктор Джонсон Ниэдзиолка, принцип работы нового источника питания основан на принципе работы воздушно-цинковых аккумуляторов, используемых в слуховых аппаратах. В этих батареях анод, сделанный из цинка, окисляется в воздушной среде, высвобождая при этом электроны. Электроны в свою очередь движутся к графитовому катоду, создавая электрический ток. Новый же био-аккумулятор использует совершенно новый тип катода, который польские инженеры разрабатывали в течение нескольких лет.
Новый катод, названный поляками biocathode, создан из биологических ферментов, окруженных углеродными нанотрубками. Смесь нанотрубок и фермента инкапсулируется с помощью силикатного геля на мембрану. Хотя процесс кажется достаточно сложным, разработчики говорят, что он не представляет никакой сложности при производстве.
Практически тесты показали, что воздушно-реактивная био-батарея может генерировать электрическую энергию, напряжением 1,75 В на протяжение полутора недель. Максимальная плотность электроэнергии составляет при этом 5,25 мВ·см2, что на 0,4 мВ·см2 выше, чем у воздушно-цинковых батарей.
Польские исследователи отмечают, что применение биоматериала с углеродными нанотрубками открывает большие возможности по увеличению емкости новых батарей. В будущем эти батареи можно будет использовать для питания различных электронных имплантатов и датчиков мониторинга жизненно важных процессов в организме, которые сейчас широко применяются для лечения многих смертельно опасных болезней.
Единственное, что необходимо решить при использовании подобных аккумуляторов в теле человека, так это то, как для работы батареи поставлять кислород. Возможно, удастся его как-то брать из кровеносной системы пациента. И в виду того, что все элементы био-батареи являются нетоксичными и абсолютно безопасными, то при постоянном доступе кислорода батарея сможет работать практически бесконечно.
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
Биобатарейка. Батарейка на основе фотосинтеза.
Израильские физики изобрели новый вид биобатарейки, которая извлекает электричество из воды, разлагая ее молекулы при помощи белковых молекул, которые растения используют для фотосинтеза, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Растения, бактерии и другие микроорганизмы преобразуют энергию света в питательные вещества при помощи так называемых фотосистем I и II, которые включают в себя несколько десятков отдельных компонентов — белков, жиров и пигментов-хлорофиллов. Первая система захватывает фотоны видимого излучения и преобразует их энергию в свободные электроны, а вторая расщепляет молекулы воды на кислород и водород и использует последний для сборки молекул питательных веществ.
Группа ученых под руководством Итамара Виллнера (Itamar Willner) из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) искала способы создания источников питания на базе фотосистемы II, для работы которых не требовался какой-либо химический компонент (углекислый газ, катализатор), разрушающийся в процессе использования.
Виллнер и его коллеги решили эту проблему при помощи двух «природных» компонентов на полюсах батарейки. Анод — отрицательный полюс устройства — изготовлялся следующим образом.
Сначала ученые вырастили колонию сине-зеленых бактерий Mastigocladus laminosus и извлекли молекулы фотосинтезирующих белков из их клеток. Затем физики изготовили небольшой золотой электрод, поверхность которого была покрыта специальным полимером и к свободным «хвостам» которого прикреплялись молекулы фотосистемы II. Этот полимер исполнял сразу две функции — он удерживал молекулы фотосистемы на месте и являлся «проводом», по которому свободные электроны перетекали на золотой электрод.
Положительный полюс — катод — был изготовлен из стеклоуглерода, поверхность которого была покрыта углеродными нанотрубками и ферментом билирубин оксидазой. Это вещество захватывает свободные электроны и использует их для превращения свободного кислорода в молекулы воды. Как объясняют физики, такая реакция препятствует улетучиванию кислорода, который и
