Роботы будущего будут питаться человеческой кровью!

Мои заголовки становятся все желтее и желтее…однако суть отображена правильно. Когда-то давно я читал об этой невероятно злой технологии добычи электричества из человеческой крови. И вот, недавно, читая об очередных успехах японской робототехники, снова про нее вспомнил. Подробней о кровожадных технологиях действительно альтернативной энергетики из страны восходящего солнца ниже.
Японские ученые из лаборатории Nishizawa университета Тохоку (Tohoku University) создали "топливный элемент", который в качестве "топлива" для выработки электроэнергии использует человеческую кровь. В данном случае принцип работы этой топливной ячейки не отличается от привычных нам элементов. Напомню основы работы подобных технологий.
Существует множество типов топливных элементов, конвертирующих топливо в электрический ток, однако алгоритм работы и конструкция у всех примерно одинаковы. В ячейку (реактор) подается рабочее вещество-топливо, а так же окислитель (реагенты), которые вступают в химическую реакцию окисления в присутствии электролита. Реагенты входят в реактор, а продукты реакции выходят из него, в то время, как электролит остается в топливной ячейке.
Ток здесь вырабатывается следующим образом. Топливная ячейка-реактор состоит из трех основных конструктивных элементов: анода, электролита и катода. Именно в таком порядке — электролит расположен между катодом и анодом. На границе между электродами и электролитом происходит две химических реакции. На аноде в присутствии катализатора окисляется топливо (как правило — водород), превращаясь в положительно заряженный ион и отрицательно заряженный электрон. Электролит специально создан так, чтобы ионы могли проходить сквозь него от анода к катоду, в то время как электроны — нет.
Таким образом, электроны переходят из электролита на любой имеющийся в нем проводник, например металлический провод, образуя в этом проводе, собственно, электрический ток. Ионы в это же время свободно пересекают электролит и бегут к катоду, достигнув которого соединяются с электронами и вступают в новую химическую реакцию с новым веществом — окислителем (как правило — кислородом), образуя оксид того топлива, которое используется в топливной ячейке.
Наш металлический проводник в такой системе одним концом "воткнут" в электролит, а другим в катод. Электроны бегут по нему от анода, через электролит к катоду, образуя электрический ток. Если проводник разрезать по центру, то можно вставить полезную нагрузку.В результате поглощается и окисляется топливо (отсюда и наиболее распространенные "выхлопы" топливных ячеек — вода, или углекислый газ, в зависимости от типа топлива), а так же генерируется электричество. Таким образом, ключевыми элементами топливной ячейки будут:
— состав электролита, способного пропускать ионы, но задерживать электроны; именно типом электролита определяется тип топлива и окислителя, на которых будет работать топливная ячейка;
— катализатор на аноде системы, благодаря которому топливо превращаются в положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны;
— катализатор на катоде системы, который обеспечивает "переработку" и ускорение химической реакции окисления топлива, замыкая систему; в результате топливо окисляется и удаляется из топливной ячейки, обеспечивая "ток" электронов.
Таким образом, система топливных элементов постоянно требует притока свежих реактивов и удаления отработанного вещества, являясь термодинамически открытой по сравнению, к примеру, с аккумуляторами, которые не требуют постоянного потока реактивов, так же имея электролит, катод и анод.
Типичная топливная ячейка имеет идеальный КПД в 50%. Это означает, что примерно половина энергии от проходящих реакций окисления уйдет на нагрев самого топливного элемента и будет рассеяна в виде выделяемого им тепла. Практически же, этот показатель еще ниже — до 30%, что обусловлено сопротивлением проводника, не идеальным окислением, износом катализаторов катода и анода и прочими недостатками, характерными для практической реализации теоретических выкладок.
А теперь, зная принцип работы топливной ячейки, давай попробуем понять, что же все-таки изобрел сумрачный японский гений, глава лаборатории имени себя, профессор Matsuhiko Nishizawa.
Система здесь построена по тому же принципу, который мы рассматривали выше. В роли топлива выступает глюкоза, имеющаяся в нашей крови, а окислителем является растворенный в ней же кислород. В качестве катализаторов анода и катода используются ферменты — природные регуляторы химических реакций, происходящих в живых организмах, а электролит состоит из обычного солевого раствора. Какие именно ферменты используются в установках, а так же состав материалов катода и анода профессор нам не сообщает.
В итоге такой топливный элемент, потребляя человеческую кровь, выдает воду в качестве отработки и электрическую энергию в виде полезного эффекта. Мощность пока не велика — всего 0.2 милливатта от одного элемента размером со стандартную таблетку-капсулу, вроде тех, в которые пакуют витамины. Расход крови на час работы, к сожалению, пока тоже не сообщается, однако в шутливой форме сказано, что один полностью здоровый мужчина весом в 80 кг мог бы запитать 100 ваттную лампочку.
Исходя из этого, можно предположить, что трое смогли бы питать компьютер, человек 10 подростков — хороший домашний кинотеатр, а футбольная команда потянула бы на целый электрический чайник или микроволновую печь!
Сам профессор Matsuhiko Nishizawa конечно же человеколюбиво сообщает нам, что видит применение своему творению в биомедицине. Например, в питании имплантируемых датчиков состояния здоровья, искусственных сердец и других так нужных современному человеку в его теле электронных устройств. В голову сразу приходят мысли о RFID-чипах, куда же без них.
Хотя, роботы, литрами пьющие человеческую кровь, чтобы зарядить аккумуляторы из расчета 100 ватт на 5,5 литра (приблизительное количество крови в теле взрослого человека), смотрятся куда более эффектно. Например, можно представить, что японский же робот Asimo, имея емкость аккумулятора в 10 амперчасов при рабочем напряжении 38.4 вольт, съедал бы 3,8 здоровых человека за час при возможности извлекать из них 100 ватт постоянной мощности. Японская шутка! ^_^
В целом, технология получилась весьма готичной, если переносить масштабы из микробиологии в реалии макромира. Матрица с ее человеческими батарейками, кстати, в таком варианте была бы не эффективна, слишком много нужно людей. Да еще и кормить их всех постоянно, ведь для поддержания работоспособности батареи нужна глюкоза. Профессор, например, предлагает для оптимальной работы батареи чаще пить раствор сахара в воде. Но, для матрицы, проще все-таки атомная электростанция. А вот какой-нибудь боевой робот-вампир мне представляется куда интересней. Или постапокалиптические компьютерные гики, приносящие в жертву одного из своих товарищей, чтобы запустить суровый военный японский компьютер и включить огромного боевого человекообразного робота…
К сведению, Япония является мировым лидером развития робототехники, чего стоит хотя бы недавние заявления об отправке на Луну роботов — строителей к 2015 году, которые смогли бы построить там…базу для опять таки роботов! Мне кажется, японцы что-то от нас скрывают и в скором времени не удивляйтесь, если вдруг, сидя в японском ресторане, вы обнаружите в меню суп "мисо с угрем…электрическим; емкость супа 2 амперчаса".