ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นได้พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงชนิดใหม่ที่สามารถเก็บพลังงานในขณะที่จุลินทรีย์ย่อยสลายดิน
ฝาครอบแบตเตอรี่ที่พิมพ์ 3 มิติยื่นออกมาจากพื้นดิน ภาพ: Bill Yen/มหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น
แบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานจากดินขนาดเท่าหนังสือเล่มเล็กเป็นทางเลือกใหม่แทนแบตเตอรี่ที่ติดตั้งในเซ็นเซอร์ใต้ดินเพื่อ การเกษตร Interesting Engineering รายงานเมื่อวันที่ 16 มกราคม งานวิจัยใหม่นี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies
ทีมผู้เชี่ยวชาญเน้นย้ำถึงความทนทานของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดใหม่ โดยอ้างอิงถึงความสามารถในการทนต่อสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน รวมถึงพื้นที่แห้งแล้งและพื้นที่เสี่ยงต่อน้ำท่วม
“จุลินทรีย์เหล่านี้มีอยู่มากมาย พวกมันอาศัยอยู่ในดินทุกหนทุกแห่ง เราสามารถใช้ระบบง่ายๆ เพื่อผลิตไฟฟ้าจากจุลินทรีย์เหล่านี้ได้ เราไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ทั่วทั้งเมืองด้วยปริมาณไฟฟ้าเท่านี้ แต่เราสามารถผลิตไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยเพื่อนำไปใช้ประโยชน์จริงซึ่งใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย” จอร์จ เวลส์ หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว
สารเคมีจากแบตเตอรี่สามารถซึมลงไปในดินได้ ดังนั้นเทคโนโลยีใหม่นี้จึงเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยขจัดความกังวลเกี่ยวกับส่วนประกอบแบตเตอรี่ที่เป็นพิษและติดไฟได้
เซลล์เชื้อเพลิงแบบใหม่นี้ใช้ผ้าคาร์บอนสำหรับขั้วบวก และโลหะเฉื่อยนำไฟฟ้าสำหรับขั้วลบ ทีมงานได้ใช้วัสดุกันน้ำบนพื้นผิวของขั้วลบ ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานได้แม้จมอยู่ใต้น้ำ และมั่นใจได้ว่าจะแห้งสนิทหลังจากจมอยู่ใต้น้ำ
เซลล์เชื้อเพลิงสะอาดในห้องปฏิบัติการ (ซ้าย) และในพื้นดิน (ขวา) ภาพ: บิล เยน/มหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น
ต้นแบบเซลล์เชื้อเพลิงทำงานได้ดี โดยผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าที่จำเป็นต่อการทำงานของเซ็นเซอร์ถึง 68 เท่า เซลล์เชื้อเพลิงยังมีความทนทานเพียงพอที่จะทนต่อความผันผวนของความชื้นในดินได้อย่างมาก ทีมวิจัยยังได้เชื่อมต่อเซ็นเซอร์ดินเข้ากับเสาอากาศขนาดเล็กเพื่อการสื่อสารแบบไร้สาย ทำให้เซลล์เชื้อเพลิงสามารถส่งข้อมูลไปยังสถานีฐานที่อยู่ใกล้เคียงได้ ที่น่าสังเกตคือ เซลล์เชื้อเพลิงแบบใหม่นี้ไม่เพียงแต่ทำงานได้ทั้งในสภาพแห้งและเปียกเท่านั้น แต่ยังมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเทคโนโลยีที่คล้ายกันประมาณ 120 เปอร์เซ็นต์อีกด้วย
“จำนวนอุปกรณ์ในอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งกำลังเติบโตอย่างต่อเนื่อง หากเราจินตนาการถึงอนาคตที่มีอุปกรณ์เหล่านี้หลายล้านล้านชิ้น เราคงไม่สามารถผลิตอุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดด้วยลิเธียม โลหะหนัก และสารพิษที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมได้” บิล เยน หัวหน้าทีมวิจัยชุดใหม่กล่าว
“เราจำเป็นต้องค้นหาทางเลือกอื่นที่สามารถให้พลังงานปริมาณเล็กน้อยเพื่อใช้งานเครือข่ายอุปกรณ์แบบกระจายศูนย์ เพื่อหาทางออก เราจึงได้พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ในดิน ซึ่งใช้จุลินทรีย์ชนิดพิเศษในการย่อยสลายดินและจ่ายกระแสไฟฟ้าปริมาณเล็กน้อยนี้ให้กับเซ็นเซอร์ ตราบใดที่ดินยังมีคาร์บอนอินทรีย์ให้จุลินทรีย์ย่อยสลาย เซลล์เชื้อเพลิงก็จะสามารถใช้งานได้อย่างไม่มีกำหนด” เยน กล่าวสรุป
ถุเถา (ตาม หลักวิศวกรรมที่น่าสนใจ )
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)