Κατασκευή φυσικής ηλεκτρικής γεννήτριας από ηλεκτρικά χέλια του είδους Electrophorus electricus

Πέμπτη, Σεπτεμβρίου 23, 2010

Αναζήτηση Θέματος

Ένα ιδιαίτερο «βιο-τεχνολογικό» πείραμα, βγαλμένο από σενάριο επιστημονικής φαντασίας, εκτελείται εδώ και δύο χρόνια στο αμερικανικό πανεπιστήμιο του Yale.

Ηλεκτροφόρο χέλι
(Electrophorus electricus)

Οι επιστήμονες του τμήματος χημικών μηχανικών κατασκεύασαν μία μπαταρία που καταφέρνει να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα με φυσικό τρόπο, καθώς μιμείται την τεχνική των ηλεκτροφόρων χελιών.

Το περίεργο αυτό είδος χελιού, με την επιστημονική ονομασία Electrophorus electricus είναι σε θέση να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα με ένταση που αγγίζει ακόμη και τα 600V!

Η ανεκμετάλλευτη αυτή φυσική πηγή ενέργειας ανοίγει, σύμφωνα με τους επιστήμονες, τεράστιες προοπτικές στην αναζήτηση νέων ενεργειακών πηγών, καθώς οι επίδοξοι ερευνητές επιδιώκουν με αυτή τη βιο-τεχνολογία να ηλεκτροδοτήσουν συσκευές ακόμη και μέσα στο ανθρώπινο σώμα για ιατρικούς σκοπούς ή να κινήσουν αυτοκίνητα.

Η δημιουργία ρεύματος στο σώμα του χελιού οφείλεται στις 6.000 κυψέλες που βρίσκονται μέσα σ’ αυτό και που η καθεμία μπορεί να παράγει έως και 0,15V ρεύματος. Μέσα στις κυτταρικές μεμβράνες του χελιού βρίσκονται ιόντα νατρίου, που χωρίζονται με κατάλληλη μόνωση. Οταν το χέλι πιάσει τη λεία του, τότε τα κύτταρα διαστέλλονται, ανοίγοντας έτσι κανάλια μεταξύ τους. Με αυτόν τον τρόπο πυροδοτείται η διέλευση των ιόντων από το ένα κύτταρο στο άλλο, τα οποία αντιδρούν με τα άλλα ιόντα του κυττάρου, προκαλώντας ηλεκτρικές εκκενώσεις, ικανές να σκοτώσουν το θήραμα που έπιασε το χέλι.

Η χρησιμοποίηση του χελιού ως φυσική ηλεκτρική γεννήτρια δεν είναι κάτι το απίθανο. Πριν από 3 χρόνια, οι τεχνικοί και οι φροντιστές του ενυδρείου στο Τόκιο κατάφεραν να τροφοδοτήσουν τα λαμπιόνια του χριστουγεννιάτικου δέντρου με ρεύμα που παρήγαγε ένα ηλεκτροφόρο χέλι. Το ενυδρείο του ήταν εντοιχισμένο με μεταλλικές πλάκες από αγώγιμα υλικά που επέτρεπε την παροχή ρεύματος απευθείας στο δέντρο.

Η εφαρμογή αυτή είχε ως αποτέλεσμα να διεγείρει τη φαντασία των επιστημόνων, οι οποίοι, γνωρίζοντας ήδη την άφθονη παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από τα χέλια, επιδόθηκαν στην αξιοποίηση αυτής της φυσικής πηγής ενέργειας.

Έτσι, προς τα τέλη του 2008, σε έκθεση με τίτλο "Advanced Material", οι καθηγητές David Lavan και Jein Xu, παρουσίασαν για πρώτη φορά τη δημιουργία πρότυπων ενεργειακών κελιών που «βιο-μιμούνται» τα κύτταρα των ηλεκτροφόρων χελιών. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ηλεκτρόδια από υλικό με την ίδια ηλεκτρική αντίσταση που συναντούν τα ιόντα όταν περνούν από το ένα κύτταρο στο άλλο, δημιουργώντας έτσι μια φυσική μπαταρία μακράς διαρκείας.

Τα αποτελέσματα ήταν θεαματικά. Τα τεχνητά κύτταρα της «βιο-μπαταρίας» των Lavan και Xu μπόρεσαν να παράγουν 28% περισσότερο ρεύμα από το ηλεκτροφόρο χέλι. Τώρα οι επιστήμονες προσπαθούν να αυξήσουν τις ενεργειακές τάσεις της φυσικής μπαταρίας προσθέτοντας περισσότερα κύτταρα-κελιά. Παράλληλα, προσπαθούν να καταστήσουν την μπαταρία ακόμη πιο αξιόπιστη, ώστε να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί σε απαιτητικές ιατρικές εφαρμογές, όπως η τροφοδότηση βηματοδοτών και όχι μόνο.

Οι επιστήμονες εκφράζουν την πεποίθηση ότι οι προοπτικές που ανοίγονται στον ενεργειακό τομέα από τα πειράματα βιομιμητικής στα ηλεκτροφόρα χέλια είναι θεαματικές. Οι ίδιοι δηλώνουν πως σε 20 με 30 χρόνια από τώρα θα μπορούμε να κάνουμε λόγο ακόμη και για κινητήρες που θα τροφοδοτούνται με την ηλεκτρική ενέργεια του ηλεκτροφόρου χελιού, ενώ τολμούν να προχωρήσουν και σε πιο ακραία σενάρια, κάνοντας λόγο για ηλεκτρικά κύτταρα που, ενσωματωμένα στα δάχτυλά μας, θα μπορούν να τροφοδοτούν με ρεύμα ακόμη και μικρές συσκευές όπως Mp3 ή i-pod.

Electrophorus electricus: Ένα σπάνιο αλλά και επικίνδυνο είδος

Το ηλεκτροφόρο χέλι μπορεί να φτάσει σε μάκρος τα 2 μέτρα και σε βάρος τα 20 κιλά. Ζει στα γλυκά νερά του Αμαζονίου και στις εκβολές του ποταμού Ορινόκου. Προτιμά ως βιοτόπους τα στάσιμα νερά με λασπώδη βυθό που είναι πλούσια σε ζωοπλαγκτόν, ώστε να μπορεί να βρίσκει την τροφή του.

Σχηματική παράσταση (Electrophorus electricus)

Το χρώμα του είναι γκρι και καφέ. Η τροφή του συμπεριλαμβάνει καβούρια και γαρίδες, ενώ τα ενήλικα ηλεκτρικά χέλια τρέφονται και με μεγάλα ψάρια ή θηλαστικά, τα οποία θανατώνουν με ηλεκτροσόκ. Η απόκτηση ενός ηλεκτροφόρου χελιού παραμένει ανεκπλήρωτο όνειρο για πολλά ενυδρεία και για συλλέκτες που πληρώνουν αδρά για να το αποκτήσουν ως έκθεμα, καθώς η σύλληψή του είναι πολύ δύσκολη υπόθεση.

Πηγές: realnews.gr , milamouprasina.gr , wikipedia.org