노스웨스턴 대학의 연구팀은 미생물이 토양을 분해할 때 에너지를 포착하는 새로운 연료 전지를 개발했습니다.
3D 프린팅으로 제작된 배터리 커버가 땅에서 튀어나와 있다. 사진: 빌 옌/노스웨스턴 대학교
Interesting Engineering은 1월 16일에 작은 책 크기의 토양 구동 배터리가 농업용 지하 센서에 사용되는 배터리에 대한 실행 가능한 대안을 제공한다고 보도했습니다. 이 새로운 연구는 상호 작용, 모바일, 웨어러블 및 유비쿼터스 기술에 관한 컴퓨팅 기계 협회 회보(Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies) 저널에 게재되었습니다.
전문가 팀은 새로운 연료 전지의 내구성을 강조하며, 건조한 지역과 홍수 발생 가능성이 높은 지역을 포함한 다양한 환경 조건을 견딜 수 있는 능력을 언급했습니다.
"이 미생물들은 매우 풍부해서 세계 곳곳의 토양에 서식합니다. 간단한 시스템을 사용하여 이 미생물들로부터 전기를 수확할 수 있습니다. 이 정도의 전기로 도시 전체에 전력을 공급할 수는 없지만, 에너지가 적게 필요한 실용적인 용도로는 소량의 전기를 수확할 수 있습니다."라고 연구팀의 일원인 조지 웰스는 말했습니다.
배터리에서 나오는 화학 물질은 토양으로 스며들 수 있으므로, 이 새로운 기술은 독성 및 가연성 배터리 구성 요소에 대한 우려를 없애는 환경 친화적인 대안이기도 합니다.
새로운 연료 전지는 양극에 탄소 섬유를, 음극에는 불활성 전도성 금속을 사용합니다. 연구팀은 음극 표면에 발수성 소재를 적용하여 침수 시에도 작동하고 침수 후에도 건조되도록 했습니다.
실험실(왼쪽)과 지상(오른쪽)의 깨끗한 연료 전지. 사진: 빌 옌/노스웨스턴 대학교
연료 전지 시제품은 센서 작동에 필요한 전력보다 68배 더 많은 전력을 생산하며 잘 작동했습니다. 또한 토양 수분의 급격한 변화에도 견딜 수 있을 만큼 견고했습니다. 연구팀은 토양 센서를 무선 통신을 위한 소형 안테나에 연결하여 연료 전지가 근처 기지국으로 데이터를 전송할 수 있도록 했습니다. 주목할 점은 새로운 연료 전지가 건조하거나 습한 환경에서 모두 작동할 뿐만 아니라 유사한 기술보다 약 120% 더 오래 지속된다는 것입니다.
"사물인터넷 기기의 수는 끊임없이 증가하고 있습니다. 이러한 기기가 수조 개에 달하는 미래를 상상한다면, 모든 기기를 리튬, 중금속, 그리고 환경에 유해한 독성 물질로 제조할 수는 없습니다."라고 새로운 연구를 이끈 빌 옌은 말했습니다.
"분산형 장치 네트워크를 운영하기 위해 소량의 에너지를 공급할 수 있는 대안을 찾아야 합니다. 해결책을 찾기 위해 토양 미생물 연료 전지를 개발해 왔습니다. 이 전지는 특수 미생물을 이용하여 토양을 분해하고 센서에 소량의 전기를 공급합니다. 토양에 미생물이 분해할 수 있는 유기 탄소가 존재하는 한, 연료 전지는 무한정 사용할 수 있습니다."라고 옌은 결론지었습니다.
투 타오 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)
[광고_2]
소스 링크
댓글 (0)