Brennstoffzellen gewinnen Energie aus dem Boden.

Ein Forscherteam der Northwestern University hat eine neue Brennstoffzelle entwickelt, die Energie gewinnt, indem Mikroorganismen den Boden zersetzen.

Die 3D-gedruckte Batterieabdeckung ragt aus dem Boden. Foto: Bill Yen/Northwestern University

Eine im Boden betriebene Batterie von der Größe eines kleinen Buches bietet eine praktikable Alternative zu Batterien in unterirdischen Sensoren für die Landwirtschaft , berichtete Interesting Engineering am 16. Januar. Die neue Forschung wurde in der Fachzeitschrift Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies veröffentlicht.

Das Expertenteam hob die Langlebigkeit der neuen Brennstoffzelle hervor und verwies auf ihre Fähigkeit, unterschiedlichen Umweltbedingungen standzuhalten, darunter auch trockenen Gebieten und überschwemmungsgefährdeten Regionen.

„Diese Mikroorganismen sind sehr zahlreich und leben überall im Boden. Wir können mit einfachen Systemen Strom aus ihnen gewinnen. Damit können wir keine ganze Stadt versorgen. Aber wir können kleine Mengen Strom für praktische Anwendungen gewinnen, die wenig Energie benötigen“, sagte George Wells, ein Mitglied des Forschungsteams.

Da Chemikalien aus Batterien in den Boden gelangen können, stellt die neue Technologie auch eine umweltfreundliche Alternative dar, da Bedenken hinsichtlich giftiger und entzündlicher Batteriebestandteile beseitigt werden.

Die neue Brennstoffzelle verwendet Kohlenstoffgewebe als Anode und ein inertes, leitfähiges Metall als Kathode. Das Team trug ein wasserabweisendes Material auf die Oberfläche der Kathode auf, wodurch diese auch unter Wasser funktioniert und nach dem Eintauchen wieder trocknet.

Saubere Brennstoffzellen im Labor (links) und im Boden (rechts). Foto: Bill Yen/Northwestern University

Der Brennstoffzellenprototyp funktionierte einwandfrei und erzeugte 68-mal mehr Strom, als für den Betrieb der Sensoren benötigt wurde. Die Zelle erwies sich zudem als robust genug, um starken Schwankungen der Bodenfeuchtigkeit standzuhalten. Das Team verband den Bodensensor außerdem mit einer kleinen Antenne für die drahtlose Kommunikation, sodass die Brennstoffzelle Daten an eine nahegelegene Basisstation senden konnte. Bemerkenswert ist, dass die neue Brennstoffzelle nicht nur unter trockenen wie feuchten Bedingungen funktionierte, sondern auch eine um etwa 120 Prozent längere Lebensdauer als vergleichbare Technologien aufwies.

„Die Anzahl der Geräte im Internet der Dinge wächst ständig. Wenn wir uns eine Zukunft mit Billionen dieser Geräte vorstellen, können wir sie nicht alle mit Lithium, Schwermetallen und umweltschädlichen Giftstoffen herstellen“, sagte Bill Yen, der die neue Studie leitete.

„Wir müssen Alternativen finden, die geringe Energiemengen für den Betrieb eines dezentralen Gerätenetzwerks bereitstellen können. Um eine Lösung zu finden, arbeiten wir an mikrobiellen Bodenbrennstoffzellen. Diese nutzen spezielle Mikroorganismen, um den Boden zu zersetzen und den Sensoren so geringe Mengen Strom zuzuführen. Solange organischer Kohlenstoff im Boden vorhanden ist, den die Mikroorganismen abbauen können, funktionieren die Brennstoffzellen praktisch unbegrenzt“, so Yen abschließend.

Thu Thao (Laut Interesting Engineering )

Quellenlink: https://vnexpress.net/pin-nhien-lieu-lay-nang-luong-tu-dat-4701554.html