Brandstofcellen halen energie uit de grond

Een team onderzoekers aan de Northwestern University heeft een nieuwe brandstofcel ontwikkeld die energie opvangt wanneer micro-organismen grond afbreken.

Het 3D-geprinte batterijklepje steekt uit de grond. Foto: Bill Yen/Northwestern University

Een met aarde aangedreven batterij ter grootte van een klein boek biedt een haalbaar alternatief voor batterijen in ondergrondse sensoren voor de landbouw , zo meldde Interesting Engineering op 16 januari. Het nieuwe onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the Association for Computing Machinery over interactieve, mobiele, draagbare en ubiquitous technologieën.

Het deskundigenteam benadrukte de duurzaamheid van de nieuwe brandstofcel en doelde op zijn vermogen om verschillende omgevingsomstandigheden te weerstaan, waaronder droge gebieden en gebieden die gevoelig zijn voor overstromingen.

"Deze micro-organismen zijn zeer talrijk, ze leven overal in de bodem. We kunnen met eenvoudige systemen elektriciteit uit ze halen. We kunnen met deze hoeveelheid elektriciteit geen hele stad van stroom voorzien. Maar we kunnen wel kleine hoeveelheden elektriciteit opwekken voor praktische toepassingen die weinig energie vergen", aldus George Wells, lid van het onderzoeksteam.

Chemicaliën uit batterijen kunnen in de bodem lekken, dus de nieuwe technologie is ook een milieuvriendelijk alternatief, omdat er geen zorgen meer zijn over giftige en brandbare batterijcomponenten.

De nieuwe brandstofcel gebruikt koolstofweefsel voor de anode en een inert, geleidend metaal voor de kathode. Het team bracht een waterafstotend materiaal aan op het oppervlak van de kathode, waardoor deze ondergedompeld blijft werken en na onderdompeling weer droogt.

Schone brandstofcellen in het laboratorium (links) en in de grond (rechts). Foto: Bill Yen/Northwestern University

Het prototype van de brandstofcel werkte goed en genereerde 68 keer meer elektriciteit dan nodig was om de sensoren van stroom te voorzien. De cel was ook robuust genoeg om grote schommelingen in de bodemvochtigheid te overleven. Het team verbond de bodemsensor ook met een kleine antenne voor draadloze communicatie, waardoor de brandstofcel gegevens kon verzenden naar een nabijgelegen basisstation. Opvallend was dat de nieuwe brandstofcel niet alleen werkte in zowel droge als natte omstandigheden, maar ook ongeveer 120 procent langer meeging dan vergelijkbare technologieën.

"Het aantal apparaten in het Internet of Things groeit voortdurend. Als we ons een toekomst met biljoenen van deze apparaten voorstellen, kunnen we ze niet allemaal produceren met lithium, zware metalen en giftige stoffen die schadelijk zijn voor het milieu", aldus Bill Yen, die het nieuwe onderzoek leidde.

"We moeten alternatieven vinden die kleine hoeveelheden energie kunnen leveren om een ​​gedecentraliseerd netwerk van apparaten te laten draaien. Om een ​​oplossing te vinden, hebben we gewerkt aan microbiële brandstofcellen in de bodem. Deze gebruiken speciale micro-organismen om de bodem af te breken en deze kleine hoeveelheid elektriciteit aan de sensoren te leveren. Zolang er organische koolstof in de bodem zit die de micro-organismen kunnen afbreken, kunnen de brandstofcellen oneindig lang meegaan", concludeerde Yen.

Thu Thao (volgens Interesting Engineering )

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