Brennstoffzellen gewinnen Energie aus dem Boden.

Ein Forschungsteam 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 einer Broschüre bietet eine praktikable Alternative zu Batterien in unterirdischen Sensoren, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden, 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 erwähnte ihre Fähigkeit, unterschiedlichsten Umweltbedingungen standzuhalten, darunter auch trockenen Gebieten und überschwemmungsgefährdeten Regionen.

„Diese Mikroorganismen sind weit verbreitet; sie leben überall im Boden. Wir können mit einfachen Systemen Strom aus ihnen erzeugen. Mit dieser Strommenge können wir keine ganze Stadt versorgen. Aber wir können kleine Mengen Strom für praktische, energiearme Anwendungen gewinnen“, sagte George Wells, ein Mitglied des Forschungsteams.

Chemikalien aus Batterien können in den Boden sickern. Daher stellt die neue Technologie auch eine umweltfreundliche Alternative dar, da sie die Bedenken im Zusammenhang mit giftigen und brennbaren Batteriebestandteilen beseitigt.

Die neue Brennstoffzelle nutzt Kohlenstoffgewebe für die Anode und ein inertes, leitfähiges Metall für die Kathode. Das Forschungsteam verwendete ein wasserdichtes Material auf der Kathodenoberfläche, wodurch die Zelle auch unter Wasser funktioniert und nach dem Eintauchen wieder trocknet.

Saubere Brennstoffzelle im Labor (links) und mit Schmutz bedeckt (rechts). Foto: Bill Yen/Northwestern University

Die Prototyp-Brennstoffzelle arbeitet effizient und erzeugt das 68-Fache der für ihre Sensoren benötigten Strommenge. Die Batterie ist zudem robust genug, um starken Schwankungen der Bodenfeuchtigkeit standzuhalten. Das Team verband die Bodensensoren außerdem mit einer kleinen Antenne für die drahtlose Kommunikation. Dadurch kann die Brennstoffzelle Daten an eine nahegelegene Station senden. Bemerkenswert ist, dass die neue Brennstoffzelle nicht nur unter trockenen und feuchten Bedingungen funktioniert, sondern auch eine um etwa 120 % längere Lebensdauer als vergleichbare Technologien aufweist.

„Die Anzahl der Geräte im Internet der Dinge nimmt ständig zu. Wenn wir uns eine Zukunft mit Billionen dieser Geräte vorstellen, können wir sie unmöglich alle mit Lithium, Schwermetallen und anderen umweltschädlichen Substanzen herstellen“, sagte Bill Yen, der Hauptforscher der neuen Studie.

„Wir müssen alternative Lösungen finden, die geringe Energiemengen für ein Netzwerk dezentraler Geräte bereitstellen können. Um eine solche Lösung zu finden, forschen wir an mikrobiellen Brennstoffzellen auf Bodenbasis. Dabei nutzen wir spezielle Mikroorganismen, um den Boden zu zersetzen und Sensoren mit dieser geringen Menge Strom zu versorgen. Solange organischer Kohlenstoff im Boden vorhanden ist, den die Mikroorganismen abbauen können, ist die Brennstoffzelle unbegrenzt funktionsfähig“, so Yen abschließend.

Thu Thao (Laut Interesting Engineering )

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