تستخلص خلايا الوقود الطاقة من التربة.

قام فريق بحثي في جامعة نورث وسترن بتطوير خلية وقود جديدة تحصد الطاقة أثناء قيام الكائنات الدقيقة بتحليل التربة.

يبرز غطاء البطارية المطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من الأرض. الصورة: بيل ين/جامعة نورث وسترن — يبرز غطاء البطارية المطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من الأرض. الصورة: *بيل ين/جامعة نورث وسترن*

ذكر موقع Interesting Engineering في 16 يناير أن بطارية تعمل بالطاقة من التربة بحجم كتيب تقدم بديلاً قابلاً للتطبيق للبطاريات الموجودة في أجهزة الاستشعار تحت الأرض المستخدمة في الزراعة . وقد نُشر البحث الجديد في مجلة Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquious Technologies.

وقد سلط فريق الخبراء الضوء على متانة خلية الوقود الجديدة، مشيرين إلى قدرتها على تحمل الظروف البيئية المتنوعة، بما في ذلك الأراضي القاحلة والمناطق المعرضة للفيضانات.

قال جورج ويلز، أحد أعضاء فريق البحث: "هذه الكائنات الدقيقة وفيرة؛ فهي تعيش في التربة في كل مكان. يمكننا استخدام أنظمة بسيطة لتوليد الكهرباء منها. لن نتمكن من تزويد مدينة بأكملها بالطاقة بهذه الكمية من الكهرباء. لكن يمكننا استخلاص كميات صغيرة من الكهرباء لتطبيقات عملية منخفضة الطاقة".

يمكن أن تتسرب المواد الكيميائية من البطاريات إلى التربة. لذلك، تُعدّ التقنية الجديدة بديلاً صديقاً للبيئة، إذ تُزيل المخاوف المرتبطة بمكونات البطاريات السامة والقابلة للاشتعال.

تستخدم خلية الوقود الجديدة نسيجًا كربونيًا للمصعد ومعدنًا خاملًا موصلًا للمهبط. وقد استخدم فريق البحث مادة مقاومة للماء على سطح المهبط، مما يسمح له بالعمل في ظروف الغمر ويضمن جفافه بعد غمره.

خلية وقود نظيفة في المختبر (يسار) وعندما تكون مغطاة بالأوساخ (يمين). الصورة: بيل ين/جامعة نورث وسترن — خلية وقود نظيفة في المختبر (يسار) وعندما تكون مغطاة بالأوساخ (يمين). الصورة: *بيل ين/جامعة نورث وسترن*

تعمل خلية الوقود النموذجية بكفاءة عالية، حيث تولد 68 ضعف كمية الكهرباء اللازمة لتشغيل أجهزة الاستشعار الخاصة بها. كما تتميز البطارية بمتانتها الكافية لتحمل التقلبات الكبيرة في رطوبة التربة. وقد قام الفريق أيضًا بتوصيل أجهزة استشعار التربة بهوائي صغير للاتصال اللاسلكي، مما يسمح لخلية الوقود بنقل البيانات إلى محطة قريبة. والجدير بالذكر أن خلية الوقود الجديدة لا تعمل فقط في الظروف الجافة والرطبة، بل تدوم أيضًا بنسبة 120% أطول من التقنيات المماثلة.

"إن عدد الأجهزة في إنترنت الأشياء يتزايد باستمرار. إذا تخيلنا مستقبلاً يحتوي على تريليونات من هذه الأجهزة، فلا يمكننا بأي حال من الأحوال تصنيعها جميعاً باستخدام الليثيوم والمعادن الثقيلة وغيرها من المواد الخطرة على البيئة"، هذا ما قاله بيل ين، الباحث الرئيسي في الدراسة الجديدة.

"نحن بحاجة إلى إيجاد حلول بديلة قادرة على توفير كميات صغيرة من الطاقة لتشغيل شبكة من الأجهزة اللامركزية. ولإيجاد حل، أجرينا أبحاثًا على خلايا الوقود الميكروبية القائمة على التربة، باستخدام كائنات دقيقة خاصة لتحليل التربة وتوفير هذه الكمية الصغيرة من الكهرباء لأجهزة الاستشعار. وطالما وُجد الكربون العضوي في التربة لتحلله بواسطة الكائنات الدقيقة، يمكن لخلية الوقود أن تدوم إلى أجل غير مسمى"، هكذا اختتم يين حديثه.

ثو ثاو (بحسب موقع Interesting Engineering )

رابط المصدر