پیل‌های سوختی انرژی را از زمین استخراج می‌کنند

تیمی از محققان دانشگاه نورث وسترن یک پیل سوختی جدید توسعه داده‌اند که انرژی را از تجزیه خاک توسط میکروارگانیسم‌ها جذب می‌کند.

پوشش باتری چاپ سه‌بعدی از زمین بیرون زده است. عکس: بیل ین/دانشگاه نورث وسترن — پوشش باتری چاپ سه‌بعدی از زمین بیرون زده است. عکس: *بیل ین/دانشگاه نورث وسترن*

وب‌سایت Interesting Engineering در ۱۶ ژانویه گزارش داد که یک باتری خاک‌پایه به اندازه یک کتاب کوچک، جایگزین مناسبی برای باتری‌های مورد استفاده در حسگرهای زیرزمینی کشاورزی است. این تحقیق جدید در مجله Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies منتشر شده است.

تیم متخصصان با اشاره به توانایی پیل سوختی جدید در مقاومت در برابر شرایط محیطی مختلف، از جمله زمین‌های خشک و مناطق مستعد سیل، بر دوام آن تأکید کردند.

جورج ولز، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، گفت: «این میکروارگانیسم‌ها بسیار فراوان هستند و در همه جای خاک زندگی می‌کنند. ما می‌توانیم از سیستم‌های ساده برای برداشت برق از آنها استفاده کنیم. ما با این مقدار برق، برق کل یک شهر را تأمین نخواهیم کرد. اما می‌توانیم مقادیر کمی برق را برای کاربردهای عملی که به انرژی کمی نیاز دارند، برداشت کنیم.»

مواد شیمیایی موجود در باتری‌ها می‌توانند به خاک نفوذ کنند، بنابراین این فناوری جدید یک جایگزین سازگار با محیط زیست نیز هست و نگرانی‌های مربوط به اجزای سمی و قابل اشتعال باتری را از بین می‌برد.

پیل سوختی جدید از پارچه کربنی برای آند و یک فلز رسانای بی‌اثر برای کاتد استفاده می‌کند. این تیم یک ماده دافع آب را روی سطح کاتد اعمال کردند که به آن اجازه می‌دهد هنگام غوطه‌ور شدن در آب کار کند و از خشک شدن آن پس از غوطه‌ور شدن اطمینان حاصل شود.

سلول‌های سوختی تمیز در آزمایشگاه (چپ) و در خاک (راست). عکس: بیل ین/دانشگاه نورث وسترن — سلول‌های سوختی تمیز در آزمایشگاه (چپ) و در خاک (راست). عکس: *بیل ین/دانشگاه نورث وسترن*

نمونه اولیه پیل سوختی به خوبی کار کرد و ۶۸ برابر بیشتر از نیاز برای تأمین انرژی حسگرهای خود، برق تولید کرد. این پیل همچنین به اندازه کافی مقاوم بود تا در برابر نوسانات زیاد رطوبت خاک مقاومت کند. این تیم همچنین حسگر خاک را برای ارتباط بی‌سیم به یک آنتن کوچک متصل کرد و به پیل سوختی اجازه داد تا داده‌ها را به یک ایستگاه پایه نزدیک منتقل کند. نکته قابل توجه این است که پیل سوختی جدید نه تنها در شرایط خشک و مرطوب کار می‌کرد، بلکه حدود ۱۲۰ درصد بیشتر از فناوری‌های مشابه دوام می‌آورد.

بیل ین، که رهبری این تحقیق جدید را بر عهده داشت، گفت: «تعداد دستگاه‌های اینترنت اشیا دائماً در حال افزایش است. اگر آینده‌ای را با تریلیون‌ها دستگاه تصور کنیم، نمی‌توانیم همه آنها را با لیتیوم، فلزات سنگین و مواد سمی خطرناک برای محیط زیست تولید کنیم.»

«ما باید جایگزین‌هایی پیدا کنیم که بتوانند مقادیر کمی انرژی برای راه‌اندازی یک شبکه غیرمتمرکز از دستگاه‌ها فراهم کنند. برای یافتن راه‌حل، ما روی سلول‌های سوختی میکروبی خاک کار کرده‌ایم که از میکروارگانیسم‌های ویژه برای تجزیه خاک استفاده می‌کنند و این مقدار کم برق را برای حسگرها فراهم می‌کنند. تا زمانی که کربن آلی در خاک برای تجزیه میکروارگانیسم‌ها وجود داشته باشد، سلول‌های سوختی می‌توانند به طور نامحدود دوام بیاورند.» ین در پایان گفت.

پنجشنبه تائو (طبق گفته مهندسی جالب )

لینک منبع