یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه نورث وسترن، پیل سوختی جدیدی توسعه دادهاند که با تجزیه خاک توسط میکروارگانیسمها، انرژی تولید میکند.
پوشش باتری چاپ سهبعدی از زمین بیرون زده است. عکس: بیل ین/دانشگاه نورث وسترن
وبسایت Interesting Engineering در ۱۶ ژانویه گزارش داد که باتریهای خاکپایه، تقریباً به اندازه یک دفترچه، جایگزین مناسبی برای باتریهای حسگرهای زیرزمینی مورد استفاده در کشاورزی هستند. این تحقیق جدید در مجله Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies منتشر شده است.
تیم متخصصان بر دوام پیل سوختی جدید تأکید کردند و به توانایی آن در مقاومت در برابر شرایط محیطی متنوع، از جمله زمینهای خشک و مناطق مستعد سیل، اشاره کردند.
جورج ولز، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، گفت: «این میکروارگانیسمها فراوان هستند؛ آنها در همه جا در خاک زندگی میکنند. ما میتوانیم از سیستمهای ساده برای تولید برق از آنها استفاده کنیم. ما قادر نخواهیم بود با این مقدار برق، کل یک شهر را تأمین کنیم. اما میتوانیم مقادیر کمی برق را برای کاربردهای عملی و کممصرف برداشت کنیم.»
مواد شیمیایی باتریها میتوانند به خاک نفوذ کنند. بنابراین، این فناوری جدید همچنین یک جایگزین سازگار با محیط زیست است و نگرانیهای مرتبط با 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. تیم تحقیقاتی از یک ماده ضد آب روی سطح کاتد استفاده کردند که به آن اجازه میدهد در شرایط آب گرفتگی کار کند و از خشک شدن آن پس از غوطهور شدن در آب اطمینان حاصل شود.
پیل سوختی تمیز در آزمایشگاه (چپ) و وقتی پوشیده از خاک است (راست). عکس: بیل ین/دانشگاه نورث وسترن
نمونه اولیه پیل سوختی به طور کارآمد عمل میکند و ۶۸ برابر میزان برق مورد نیاز برای تأمین انرژی حسگرهای خود تولید میکند. باتری همچنین به اندازه کافی قوی است که در برابر نوسانات زیاد رطوبت خاک مقاومت کند. این تیم همچنین حسگرهای خاک را برای ارتباط بیسیم به یک آنتن کوچک متصل کرد. این امر به پیل سوختی اجازه میدهد تا دادهها را به یک ایستگاه نزدیک منتقل کند. نکته قابل توجه این است که پیل سوختی جدید نه تنها در شرایط خشک و مرطوب کار میکند، بلکه تقریباً ۱۲۰٪ قابل اعتمادتر از فناوریهای مشابه عمل میکند.
بیل ین، محقق ارشد این مطالعه جدید، گفت: «تعداد دستگاههای اینترنت اشیا دائماً در حال افزایش است. اگر آیندهای را با تریلیونها دستگاه از این نوع تصور کنیم، نمیتوانیم همه آنها را با استفاده از لیتیوم، فلزات سنگین و سایر مواد خطرناک برای محیط زیست تولید کنیم.»
ین در پایان گفت: «ما باید راهحلهای جایگزینی پیدا کنیم که بتوانند مقادیر کمی انرژی برای تأمین انرژی شبکههای غیرمتمرکز دستگاهها فراهم کنند. برای یافتن راهحل، ما در حال تحقیق روی سلولهای سوختی میکروبی مبتنی بر خاک بودهایم و از میکروارگانیسمهای ویژه برای تجزیه خاک و تأمین این مقدار کم برق برای حسگرها استفاده میکنیم. تا زمانی که کربن آلی در خاک برای تجزیه میکروارگانیسمها وجود داشته باشد، سلول سوختی میتواند به طور نامحدود دوام بیاورد.»
پنجشنبه تائو (طبق گفته مهندسی جالب )
لینک منبع
نظر (0)