Спосіб отримання біоелектрики із контейнера з рослинами за допомогою системи електродів

Реферат: Спосіб отримання біоелектрики із контейнера з рослинами в ґрунт вводять електродні системи, які з'єднують між собою мідними дротами та із зовнішнім електричним ланцюгом, що містить споживач енергії. Електродні системи містять 11 графітових катодів та 12 оцинкованих стальних анодів, які розташовують у товщі субстрату контейнера по периметру і на дні. UA 122556 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ БІОЕЛЕКТРИКИ ІЗ КОНТЕЙНЕРА З РОСЛИНАМИ ЗА ДОПОМОГОЮ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДІВ UA 122556 U UA 122556 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель отримання біоелектрики із контейнера, насадженого рослинами за допомогою системи електродів належить до альтернативної енергетики. Використання для отримання біоелектрики ґрунту з рослинами - є простим та екологічним методом. На відміну від аналогічних способів отримання електричної енергії за допомогою електродів із паливних комірок, в які вводяться електроліти, не потрібно складного спеціального обладнання та його постійного обслуговування: введення електроліту в паливну комірку [1, 2]. У випадку прямого отримання біоелектрики з ґрунту чи контейнерів з рослинами, електроди вводяться у субстрат, в якому розвиваються мікроорганізми і рослини [3-6]. Контейнерне озеленення всередині будинків, чи зелений газон біля будинків крім своєї основної декоративної функції може одночасно виконувати вагому функцію по енергозабезпеченню. Кореневі виділення рослин підтримують ріст ґрунтових бактерій, що генерують біоелектрику, яку можна зібрати за допомогою електродів. Потужність отримуваної енергії поки що невисока, її можна використати для живлення точок доступу Wi-Fi, світлодіодного освітлення тощо, але і це є вагомим внеском у збереження екології планети, зменшення токсичних викидів та парникових газів, які супроводжують традиційну енергетику [3, 7, 8]. Крім величини потужності, ще однією проблемою даної технології є висока вартість систем збору енергії, це один з основних недоліків всіх зарубіжних аналогів: використовувані тефлонові та золоті провідники і вуглецеві мембрани є коштовними [9]. Вдосконалення існуючих технологій збору рослинномікроорганізменної біоелектрики і пошук нових та дешевих способів є актуальним, над цим працюють наукові лабораторії всього світу. Спосіб [4] пропонує рішення, як за допомогою бюджетних матеріалів зібрати електрони та протони, що циркулюють в поверхневому шарі грунту, спосіб [5] дозволяє збирати електрони та протони в глибинному шарі ґрунту, саме там, де і вивільняються заряджені частинки. Але, як і спосіб [4], так і [5], є локальними, і не дозволяють зібрати повністю всю біоелектрику з усієї площі певної ділянки ґрунту, наприклад, контейнера, засадженого рослинами. Це і є недоліком моделі, обраної як прототип [5]. В основу даної корисної моделі поставлена задача ефективного отримання біоенергії з усієї площі контейнера з ґрунтом і рослинами економічним та незатратним способом. Економічною та технічною задачею, яку розв'язує корисна модель є пропозиція з'єднання між собою мідними дротами графітових катодів та оцинкованих стальних анодів у системи електродів і розміщення їх по всій площі контейнера, на глибині у ґрунті вздовж усіх сторін контейнера та на дні, де згодом будуть розвиватися корені висаджених рослин та вивільнятися електрони і протони за участю ґрунтових бактерій (Фіг. 1-3). На фігурах 1, 2, 3 представлено схематичне зображення систем електродів для збору біоелектрики в контейнерах, їх вигляд спереду (Фіг. 1), згори (Фіг. 2) та збоку контейнера з висадженою рослиною (Фіг. 3). Дроти (1, 2) з'єднують у дві системи аноди (3) та катоди (4). Системи електродів розміщують у субстраті (5) в контейнері (6). Виходи дротів під'єднують до зовнішнього електричного ланцюга, що містить споживач енергії (7). В субстрат контейнера висаджують рослини (8). Система електродів складається з 10 катодів та 12 анодів, повністю охоплює всю площу контейнера та в ній відсутня мембрана, що є новизною цієї корисної моделі. Вона представляє можливість відбору електрики з усієї товщі ґрунту контейнера за допомогою економічно малозатратного способу. Як провідники використовуються мідні багатожильні та одножильні дроти січенням 1,5 мм-3 мм, необхідної довжини. Проведено дослідження по визначенню сили струму та біоелектричного потенціалу зразків 2 субстрату з рослинами в контейнері площею 0,05 м , за допомогою двох систем електродів: системи 1, що складалася з пари катоду та аноду та багато-електродної системи 2 із 12 анодів та 11 катодів (таблиця 1). В таблиці 1 порівнюються значення сили струму та біоелектричного потенціалу зразків, отримані за допомогою двох різних систем електродів. Було показано, що отримана сила струму майже в 10 раз вища при використанні системи із 11 катодів та 12 анодів, розміщених в товщі субстрату контейнера в порівнянні з парою електродів, поміщеною в глибину ґрунту, при тому, що біоелектричний потенціал практично не відрізняється при використанні обох систем. В результаті зростання сили струму - зростає і отримана потужність біоелектрики в зразках контейнерів із рослинами (таблиця 2). В таблиці 2 представлено значення потужності біоелектрики, отриманої за допомогою двох різних систем електродів. Потужність, що реєструється за допомогою багато-електродної системи, розташованої по периметру контейнера з рослинами, є практично в 10 раз вищою, ніж при використанні двоелектродної 2 2 системи. Середня потужність складає 0,92 W/m і є вищою від відомих аналогів 0,07 W/m [3], 2 2 2 0,22 W/m [10], 0,44 W/m [9] та 0,68 W/m [7]. 1 UA 122556 U 5 10 Принцип отримання біоелектрики із контейнера з рослинами полягає у з'єднанні у системи електродів за допомогою мідних дротів (1) та (2) 12 анодів (3) та 11 катодів (4) та введенні їх у субстрат (5) контейнера (6). Виходи провідників з'єднують із зовнішнім електричним ланцюгом, що містить споживач енергії (7). В контейнер висаджують рослини (8) (Фіг. 1-3). Рух електронів та протонів, які виділяються ґрунтовими мікроорганізмами під впливом кореневих виділень рослин створює електричний струм, який реєструє система електродів, розміщена у товщі субстрату по периметру та на дні контейнера. Таким чином можна збирати мікроорганізменнорослинну біоелектрику з усієї площі та глибини контейнера з рослинами. Спосіб отримання біоелектрики із контейнера з рослинами за допомогою багато-електродної системи вирішує проблему збільшення потужності енергії при мало-затратних матеріалах і технологіях, є ефективнішим та дешевшим від відомих аналогів. Таблиця 1 Сила струму та біоелектричний потенціал (БЕП) зразків субстрату з рослинами в контейнері 2 площею 0,05 м , отримані за допомогою двох систем електродів: системи 1, що складалася з пари 1 катоду та 1 аноду та системи 2 із 12 анодів та 11 катодів (р