Brenselceller utvinner energi fra bakken

Et team av forskere ved Northwestern University har utviklet en ny brenselcelle som fanger energi når mikroorganismer bryter ned jord.

Det 3D-printede batteridekselet stikker opp fra bakken. Foto: Bill Yen/Northwestern University

Et jorddrevet batteri på størrelse med en liten bok tilbyr et levedyktig alternativ til batterier i underjordiske sensorer for landbruk , rapporterte Interesting Engineering 16. januar. Den nye forskningen ble publisert i tidsskriftet Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.

Ekspertteamet la vekt på holdbarheten til den nye brenselcellen, med henvisning til dens evne til å tåle ulike miljøforhold, inkludert tørre områder og flomutsatte områder.

«Disse mikroorganismene er svært tallrike, de lever i jord overalt. Vi kan bruke enkle systemer for å høste strøm fra dem. Vi vil ikke forsyne en hel by med strøm med denne mengden strøm. Men vi kan høste små mengder strøm til praktiske anvendelser som krever lite energi», sa George Wells, et medlem av forskerteamet.

Kjemikalier fra batterier kan lekke ut i jorden, så den nye teknologien er også et miljøvennlig alternativ, som eliminerer bekymringer knyttet til giftige og brannfarlige batterikomponenter.

Den nye brenselcellen bruker karbonstoff til anoden og et inert, ledende metall til katoden. Teamet påførte et vannavstøtende materiale på overflaten av katoden, slik at den kan fungere når den er nedsenket og sørger for at den tørker ut etter at den har vært nedsenket.

Rene brenselceller i laboratoriet (venstre) og i jord (høyre). Foto: Bill Yen/Northwestern University

Brenselcelleprototypen fungerte bra og genererte 68 ganger mer strøm enn det som trengs for å drive sensorene. Cellen var også robust nok til å overleve store svingninger i jordfuktighet. Teamet koblet også jordsensoren til en liten antenne for trådløs kommunikasjon, slik at brenselcellen kunne overføre data til en basestasjon i nærheten. Det er verdt å merke seg at den nye brenselcellen ikke bare fungerte under både tørre og våte forhold, men varte også omtrent 120 prosent lenger enn lignende teknologier.

«Antallet enheter i Tingenes internett vokser stadig. Hvis vi forestiller oss en fremtid med billioner av disse enhetene, kan vi ikke produsere dem alle med litium, tungmetaller og giftige stoffer som er farlige for miljøet», sa Bill Yen, som ledet den nye forskningen.

«Vi må finne alternativer som kan gi små mengder energi for å drive et desentralisert nettverk av enheter. For å finne en løsning har vi jobbet med jordmikrobielle brenselceller, som bruker spesielle mikroorganismer til å bryte ned jord og gi denne lille mengden strøm til sensorene. Så lenge det er organisk karbon i jorden som mikroorganismene kan bryte ned, kan brenselcellene vare i det uendelige», konkluderte Yen.

Thu Thao (ifølge Interesting Engineering )

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