نجح فريق من الباحثين بجامعة نورث وسترن في تطوير خلية وقود جديدة تقوم بتجميع الطاقة أثناء تحلل التربة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.
غطاء البطارية المطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بارز من الأرض. الصورة: بيل ين/جامعة نورث وسترن
أفاد موقع Interesting Engineering في 16 يناير/كانون الثاني أن بطارية تعمل بالتربة بحجم كتاب صغير تقدم بديلاً عمليًا للبطاريات المستخدمة في أجهزة الاستشعار تحت الأرض للزراعة . ونشر البحث الجديد في مجلة Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.
وأكد فريق الخبراء على متانة خلية الوقود الجديدة، مشيرين إلى قدرتها على تحمل الظروف البيئية المختلفة، بما في ذلك الأراضي القاحلة والمناطق المعرضة للفيضانات.
هذه الكائنات الدقيقة وفيرة جدًا، وتعيش في التربة في كل مكان. يمكننا استخدام أنظمة بسيطة لجمع الكهرباء منها. لن نتمكن من تزويد مدينة بأكملها بهذه الكمية من الكهرباء. ولكن يمكننا جمع كميات صغيرة من الكهرباء لتطبيقات عملية تتطلب القليل من الطاقة، كما قال جورج ويلز، أحد أعضاء فريق البحث.
يمكن للمواد الكيميائية الموجودة في البطاريات أن تتسرب إلى التربة، وبالتالي فإن التكنولوجيا الجديدة هي أيضًا بديل صديق للبيئة، مما يزيل المخاوف بشأن مكونات البطاريات السامة والقابلة للاشتعال.
تستخدم خلية الوقود الجديدة نسيجًا كربونيًا للأنود، ومعدنًا خاملًا موصلًا للكهرباء للكاثود. طبّق الفريق مادةً طاردةً للماء على سطح الكاثود، مما يسمح له بالعمل عند غمره في الماء ويضمن جفافه بعد غمره فيه.
خلايا وقود نظيفة في المختبر (يسار) وفي الأرض (يمين). الصورة: بيل ين/جامعة نورث وسترن
عمل النموذج الأولي لخلية الوقود بكفاءة، حيث ولّدت طاقة كهربائية تفوق ما تحتاجه أجهزة الاستشعار بـ 68 ضعفًا. كما اتسمت الخلية بالمتانة الكافية لتحمل التقلبات الكبيرة في رطوبة التربة. كما قام الفريق بتوصيل جهاز استشعار التربة بهوائي صغير للاتصال اللاسلكي، مما سمح لخلية الوقود بنقل البيانات إلى محطة أرضية قريبة. والجدير بالذكر أن خلية الوقود الجديدة لم تعمل فقط في البيئات الجافة والرطبة، بل استمرت لفترة أطول بنحو 120% من التقنيات المماثلة.
قال بيل ين، قائد البحث الجديد: "يتزايد عدد أجهزة إنترنت الأشياء باستمرار. إذا تخيلنا مستقبلًا يضم تريليونات من هذه الأجهزة، فلن نتمكن من تصنيعها جميعًا باستخدام الليثيوم والمعادن الثقيلة والمواد السامة الضارة بالبيئة".
نحتاج إلى إيجاد بدائل تُوفّر كميات صغيرة من الطاقة لتشغيل شبكة لامركزية من الأجهزة. ولإيجاد حل، نعمل على خلايا وقود ميكروبية للتربة، تستخدم كائنات دقيقة خاصة لتحليل التربة وتوفير هذه الكمية الصغيرة من الكهرباء للمستشعرات. وطالما أن التربة تحتوي على كربون عضوي يُمكّن الكائنات الدقيقة من تحليلها، فإن خلية الوقود قادرة على العمل إلى أجل غير مسمى، كما اختتم ين.
ثو ثاو (وفقًا للهندسة المثيرة للاهتمام )
[إعلان 2]
رابط المصدر
تعليق (0)