Zespół badawczy z Northwestern University opracował nowe ogniwo paliwowe, które pozyskuje energię w wyniku rozkładu gleby przez mikroorganizmy.
Wydrukowana w 3D pokrywa baterii wystaje z ziemi. Zdjęcie: Bill Yen/Northwestern University
Akumulatory zasilane przez glebę, wielkości broszury, stanowią realną alternatywę dla akumulatorów w podziemnych czujnikach stosowanych w rolnictwie , poinformował 16 stycznia magazyn 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, wspominając o jego zdolności do przetrwania w różnych warunkach środowiskowych, w tym na terenach suchych i narażonych na powodzie.
„Te mikroorganizmy występują obficie; żyją w glebie wszędzie. Możemy wykorzystać proste systemy do wytwarzania z nich energii elektrycznej. Nie będziemy w stanie zasilić całego miasta taką ilością energii elektrycznej. Możemy jednak pozyskiwać niewielkie ilości energii elektrycznej do praktycznych, niskoenergetycznych zastosowań” – powiedział George Wells, członek zespołu badawczego.
Chemikalia z akumulatorów mogą przenikać do gleby. Dlatego nowa technologia stanowi również przyjazną dla środowiska alternatywę, eliminując obawy związane z toksycznymi i łatwopalnymi elementami akumulatorów.
Nowe ogniwo paliwowe wykorzystuje tkaninę węglową jako anodę i obojętny, przewodzący metal jako katodę. Zespół badawczy zastosował wodoodporny materiał na powierzchni katody, co pozwala jej działać w warunkach zalania i zapewnia jej wyschnięcie po zanurzeniu.
Czyste ogniwo paliwowe w laboratorium (po lewej) i pokryte brudem (po prawej). Zdjęcie: Bill Yen/Northwestern University
Prototypowe ogniwo paliwowe działa wydajnie, generując 68 razy więcej energii elektrycznej niż potrzeba do zasilania czujników. Akumulator jest również wystarczająco wytrzymały, aby wytrzymać duże wahania wilgotności gleby. Zespół podłączył również czujniki glebowe do małej anteny, aby umożliwić komunikację bezprzewodową. Dzięki temu ogniwo paliwowe może przesyłać dane do pobliskiej stacji. Co istotne, nowe ogniwo paliwowe działa nie tylko w warunkach suchych i mokrych, ale także jest o około 120% bardziej niezawodne 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 przy użyciu litu, metali ciężkich i innych substancji szkodliwych dla środowiska” – powiedział Bill Yen, główny badacz nowego badania.
„Musimy znaleźć alternatywne rozwiązania, które zapewnią niewielkie ilości energii do zasilania zdecentralizowanych sieci urządzeń. Aby znaleźć rozwiązanie, prowadzimy badania nad mikrobiologicznymi ogniwami paliwowymi opartymi na glebie, wykorzystującymi specjalne mikroorganizmy do rozkładu gleby i dostarczania tej niewielkiej ilości energii elektrycznej do czujników. Dopóki w glebie znajduje się węgiel organiczny, który mikroorganizmy mogą rozłożyć, ogniwo paliwowe może działać bezterminowo” – podsumował Yen.
Thu Thao (według Interesting Engineering )
Link źródłowy
Komentarz (0)