ノースウェスタン大学の研究チームは、微生物が土壌を分解する際にエネルギーを捕捉する新しい燃料電池を開発した。
3Dプリントされたバッテリーカバーが地面から突き出ている。写真：ビル・イェン／ノースウェスタン大学
小さな本ほどの大きさの土壌駆動型バッテリーが、 農業用地下センサーのバッテリーの現実的な代替品になると、 Interesting Engineeringが1月16日に報じた。この新たな研究は、Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies誌に掲載された。
専門家チームは、新しい燃料電池の耐久性を強調し、乾燥地や洪水が発生しやすい地域など、さまざまな環境条件に耐える能力に言及した。
「これらの微生物は非常に豊富で、あらゆる土壌に生息しています。簡単なシステムを使って、それらから電力を採取することができます。この量の電力で都市全体に電力を供給することはできませんが、エネルギーをほとんど必要としない実用的な用途のために、少量の電力を採取することは可能です」と、研究チームのメンバーであるジョージ・ウェルズ氏は述べています。
バッテリーからの化学物質は土壌に浸出する可能性があるため、この新技術は環境に優しい代替手段でもあり、有毒で可燃性のバッテリー部品に関する懸念を排除します。
この新しい燃料電池は、陽極に炭素繊維、陰極に不活性導電性金属を使用しています。研究チームは、陰極の表面に撥水性材料を塗布することで、水没中でも作動し、水没後に確実に乾燥するようにしました。
実験室（左）と地上（右）に設置されたクリーン燃料電池。写真：ビル・イェン／ノースウェスタン大学
燃料電池の試作機はうまく機能し、センサーの駆動に必要な電力の68倍もの電力を生成しました。また、土壌水分の大きな変動にも耐えられるほどの耐久性も備えています。研究チームは土壌センサーを無線通信用の小型アンテナに接続し、燃料電池から近くの基地局にデータを送信できるようにしました。注目すべきは、この新しい燃料電池は乾燥状態と湿潤状態の両方で動作しただけでなく、類似の技術と比較して約120%も長寿命であることです。
「モノのインターネット（IoT）におけるデバイスの数は絶えず増加しています。将来、こうしたデバイスが何兆個も存在すると想像すると、環境に有害なリチウム、重金属、有毒物質を使ってそれらすべてを製造することは不可能です」と、この新たな研究を率いたビル・イェン氏は述べています。
「分散型デバイスネットワークを稼働させるために、少量のエネルギーを供給できる代替手段を見つける必要があります。その解決策として、私たちは土壌微生物燃料電池の開発に取り組んできました。これは、特殊な微生物を用いて土壌を分解し、その微量の電力をセンサーに供給するものです。土壌中に微生物が分解できる有機炭素が存在する限り、燃料電池は無期限に稼働し続けることができます」とイェン氏は結論付けました。
Thu Thao （ Interesting Engineeringによると）
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