Bränsleceller utvinner energi från marken

Ett forskarteam vid Northwestern University har utvecklat en ny bränslecell som fångar energi när mikroorganismer bryter ner jord.

Det 3D-utskrivna batterilocket sticker ut från marken. Foto: Bill Yen/Northwestern University

Ett jorddrivet batteri i storleken av en liten bok erbjuder ett gångbart alternativ till batterier i underjordiska sensorer för jordbruk , rapporterade Interesting Engineering den 16 januari. Den nya forskningen publicerades i tidskriften Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.

Expertteamet betonade den nya bränslecellens hållbarhet och hänvisade till dess förmåga att motstå olika miljöförhållanden, inklusive torra marker och översvämningsbenägna områden.

"Dessa mikroorganismer är mycket rikliga, de lever i jord överallt. Vi kan använda enkla system för att skörda elektricitet från dem. Vi kommer inte att driva en hel stad med den här mängden elektricitet. Men vi kan skörda små mängder elektricitet för praktiska tillämpningar som kräver lite energi", säger George Wells, en medlem av forskargruppen.

Kemikalier från batterier kan läcka ut i jorden, så den nya tekniken är också ett miljövänligt alternativ som eliminerar oro relaterade till giftiga och brandfarliga batterikomponenter.

Den nya bränslecellen använder kolväv för anoden och en inert, ledande metall för katoden. Teamet applicerade ett vattenavvisande material på katodens yta, vilket gör att den kan fungera när den är nedsänkt i vatten och säkerställer att den torkar ut efter att den har sänkts ned.

Rena bränsleceller i labbet (vänster) och i marken (höger). Foto: Bill Yen/Northwestern University

Bränslecellsprototypen fungerade bra och genererade 68 gånger mer elektricitet än vad som behövdes för att driva sina sensorer. Cellen var också tillräckligt robust för att överleva stora fluktuationer i markfuktigheten. Teamet kopplade också jordsensorn till en liten antenn för trådlös kommunikation, vilket gjorde det möjligt för bränslecellen att överföra data till en närliggande basstation. Det är värt att notera att den nya bränslecellen inte bara fungerade i både torra och våta förhållanden, utan också höll cirka 120 procent längre än liknande tekniker.

”Antalet enheter inom sakernas internet växer ständigt. Om vi ​​föreställer oss en framtid med biljoner av dessa enheter kan vi inte tillverka dem alla med litium, tungmetaller och giftiga ämnen som är farliga för miljön”, sa Bill Yen, som ledde den nya forskningen.

”Vi behöver hitta alternativ som kan ge små mängder energi för att driva ett decentraliserat nätverk av enheter. För att hitta en lösning har vi arbetat med jordmikrobiella bränsleceller, som använder speciella mikroorganismer för att bryta ner jorden och förse sensorerna med denna lilla mängd elektricitet. Så länge det finns organiskt kol i jorden som mikroorganismerna kan bryta ner kan bränslecellerna hålla i all oändlighet”, avslutade Yen.

Thu Thao (enligt Interesting Engineering )

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