Группа исследователей из Северо-Западного университета разработала новый топливный элемент, который получает энергию по мере разложения почвы микроорганизмами.
Крышка аккумуляторного отсека, напечатанная на 3D-принтере, торчит из земли. Фото: Билл Йен/Северо-Западный университет
По данным Interesting Engineering от 16 января, работающая от почвы батарея размером с небольшую книгу может стать жизнеспособной альтернативой батареям в подземных датчиках для сельского хозяйства . Новое исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.
Группа экспертов подчеркнула долговечность нового топливного элемента, указав на его способность выдерживать различные условия окружающей среды, включая засушливые земли и районы, подверженные наводнениям.
«Эти микроорганизмы очень распространены и живут в почве повсюду. Мы можем использовать простые системы для сбора из них электроэнергии. Мы не сможем обеспечить целый город таким количеством электроэнергии. Но мы можем собирать небольшое количество электроэнергии для практических целей, требующих мало энергии», — сказал Джордж Уэллс, член исследовательской группы.
Химикаты из батарей могут попадать в почву, поэтому новая технология также является экологически чистой альтернативой, устраняя опасения по поводу токсичности и воспламеняемости компонентов батарей.
В новом топливном элементе анод изготовлен из углеродной ткани, а катод — из инертного проводящего металла. Команда нанесла на поверхность катода водоотталкивающий материал, что позволяет ему работать под водой и обеспечивает его высыхание после погружения.
Чистые топливные элементы в лаборатории (слева) и под землей (справа). Фото: Билл Йен/Северо-Западный университет
Прототип топливного элемента работал хорошо, вырабатывая в 68 раз больше электроэнергии, чем требовалось для работы его датчиков. Кроме того, элемент был достаточно прочным, чтобы выдерживать значительные колебания влажности почвы. Команда также подключила датчик почвы к небольшой антенне для беспроводной связи, что позволило топливному элементу передавать данные на ближайшую базовую станцию. Примечательно, что новый топливный элемент не только работал как в сухих, так и во влажных условиях, но и прослужил примерно на 120% дольше, чем аналогичные технологии.
«Количество устройств в Интернете вещей постоянно растёт. Если представить себе будущее с триллионами таких устройств, мы не сможем производить их все, используя литий, тяжёлые металлы и токсичные вещества, опасные для окружающей среды», — заявил Билл Йен, руководитель нового исследования.
«Нам нужно найти альтернативы, способные обеспечить небольшое количество энергии для работы децентрализованной сети устройств. Чтобы найти решение, мы работаем над почвенными микробными топливными элементами, которые используют специальные микроорганизмы для разложения почвы и подачи небольшого количества электроэнергии на датчики. Пока в почве есть органический углерод, который микроорганизмы могут разложить, топливный элемент может работать неограниченно долго», — заключил Йен.
Ту Тао (по данным Interesting Engineering )
Ссылка на источник
Комментарий (0)