Ogniwa paliwowe pobierają energię z ziemi

Zespół badaczy z Northwestern University opracował nowe ogniwo paliwowe, które przechwytuje energię w wyniku rozkładu gleby przez mikroorganizmy.

Wydrukowana w 3D pokrywa baterii wystaje z ziemi. Zdjęcie: Bill Yen/Northwestern University

Bateria zasilana z gleby o wielkości małej książki stanowi realną alternatywę dla baterii w podziemnych czujnikach w rolnictwie , poinformował 16 stycznia Interesting Engineering . Wyniki nowych badań opublikowano w czasopiśmie Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.

Zespół ekspertów podkreślił trwałość nowego ogniwa paliwowego, odnosząc się do jego zdolności do przetrwania w różnych warunkach środowiskowych, w tym na terenach suchych i obszarach zagrożonych powodzią.

„Te mikroorganizmy są bardzo liczne, żyją wszędzie w glebie. Możemy wykorzystać proste systemy do pozyskiwania z nich energii elektrycznej. Nie zasililibyśmy całego miasta taką ilością energii elektrycznej. Możemy jednak pozyskiwać niewielkie ilości energii elektrycznej do praktycznych zastosowań, które wymagają niewielkich nakładów energii” – powiedział George Wells, członek zespołu badawczego.

Substancje chemiczne z akumulatorów mogą przedostawać się do gleby, dlatego nowa technologia jest również przyjazną dla środowiska alternatywą, eliminującą obawy związane z toksycznymi i łatwopalnymi elementami akumulatorów.

Nowe ogniwo paliwowe wykorzystuje tkaninę węglową jako anodę i obojętny, przewodzący metal jako katodę. Zespół nałożył na powierzchnię katody materiał hydrofobowy, który umożliwia jej działanie w zanurzeniu i zapewnia jej wysychanie po zanurzeniu.

Czyste ogniwa paliwowe w laboratorium (po lewej) i w glebie (po prawej). Zdjęcie: Bill Yen/Northwestern University

Prototyp ogniwa paliwowego działał sprawnie, generując 68 razy więcej energii elektrycznej niż potrzeba do zasilania czujników. Ogniwo było również wystarczająco wytrzymałe, aby przetrwać duże wahania wilgotności gleby. Zespół podłączył również czujnik glebowy do małej anteny w celu komunikacji bezprzewodowej, umożliwiając ogniwu paliwowemu przesyłanie danych do pobliskiej stacji bazowej. Co ciekawe, nowe ogniwo paliwowe nie tylko działało zarówno w warunkach suchych, jak i mokrych, ale także charakteryzowało się żywotnością o około 120 procent dłuższą niż podobne technologie.

„Liczba urządzeń w Internecie Rzeczy stale rośnie. Jeśli wyobrazimy sobie przyszłość z bilionami takich urządzeń, nie będziemy w stanie wyprodukować ich wszystkich z litu, metali ciężkich i substancji toksycznych, które są niebezpieczne dla środowiska” – powiedział Bill Yen, który kierował nowymi badaniami.

„Musimy znaleźć alternatywy, które zapewnią niewielkie ilości energii do zasilania zdecentralizowanej sieci urządzeń. Aby znaleźć rozwiązanie, pracujemy nad mikrobiologicznymi ogniwami paliwowymi z gleby, które wykorzystują specjalne mikroorganizmy do rozkładu gleby i dostarczają tę niewielką ilość energii elektrycznej do czujników. Dopóki w glebie znajduje się węgiel organiczny, który mikroorganizmy mogą rozłożyć, ogniwa paliwowe mogą działać bezterminowo” – podsumował Yen.

Thu Thao (według Interesting Engineering )

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