نجح فريق من الباحثين بجامعة نورث وسترن في تطوير خلية وقود جديدة تقوم بتجميع الطاقة أثناء تحلل التربة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.
يبرز غطاء البطارية المطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد من الأرض. الصورة: بيل ين/جامعة نورث وسترن
أفاد موقع إنترستينج إنجينيرنج في 16 يناير/كانون الثاني أن بطارية تعمل بالتربة بحجم كتاب صغير تقدم بديلاً قابلاً للتطبيق للبطاريات المستخدمة في أجهزة الاستشعار تحت الأرض للزراعة. نُشر البحث الجديد في مجلة Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.
وأكد فريق الخبراء على متانة خلية الوقود الجديدة، مشيرين إلى قدرتها على تحمل الظروف البيئية المختلفة، بما في ذلك الأراضي القاحلة والمناطق المعرضة للفيضانات.
هذه الكائنات الدقيقة وفيرة جدًا، وتعيش في التربة في كل مكان. يمكننا استخدام أنظمة بسيطة لجمع الكهرباء منها. لن نتمكن من تزويد مدينة بأكملها بالطاقة بهذه الكمية من الكهرباء. ولكن يمكننا جمع كميات صغيرة من الكهرباء لتطبيقات عملية تتطلب القليل من الطاقة، كما قال جورج ويلز، أحد أعضاء فريق البحث.
يمكن للمواد الكيميائية الموجودة في البطاريات أن تتسرب إلى التربة. وتعد التكنولوجيا الجديدة أيضًا بديلاً صديقًا للبيئة، حيث تعمل على إزالة المخاوف المرتبطة بمكونات البطاريات السامة والقابلة للاشتعال.
تستخدم خلية الوقود الجديدة نسيجًا كربونيًا للأنود ومعادن خاملة موصلة للكاثود. استخدم الفريق مادة مقاومة للماء على سطح الكاثود، مما يسمح له بالعمل عند غمره بالمياه ويضمن جفافه بعد غمره.
خلايا الوقود النظيفة في المختبر (يسار) وفي التربة (يمين). الصورة: بيل ين/جامعة نورث وسترن
عمل النموذج الأولي لخلية الوقود بكفاءة، حيث أنتج كهرباء أكثر بـ 68 مرة من تلك اللازمة لتشغيل أجهزة الاستشعار الخاصة به. كما تتمتع البطارية أيضًا بالقوة الكافية لتحمل التقلبات الكبيرة في رطوبة التربة. وقام الفريق أيضًا بربط مستشعر التربة بهوائي صغير للاتصال اللاسلكي. وهذا يسمح لخلية الوقود بنقل البيانات إلى محطة قريبة. والجدير بالذكر أن خلية الوقود الجديدة لا تعمل في الظروف الجافة والرطبة فحسب، بل تدوم أيضًا لفترة أطول بنحو 120% من التقنيات المماثلة.
قال بيل ين، الذي قاد البحث الجديد: "يتزايد عدد أجهزة إنترنت الأشياء باستمرار. إذا تصورنا مستقبلًا يضم تريليونات من هذه الأجهزة، فلن نتمكن من تصنيعها جميعًا باستخدام الليثيوم والمعادن الثقيلة والمواد السامة الضارة بالبيئة".
نحتاج إلى إيجاد بدائل تُوفّر كميات صغيرة من الطاقة لتشغيل شبكة لامركزية من الأجهزة. ولإيجاد حل، نعمل على خلايا وقود ميكروبية للتربة، تستخدم كائنات دقيقة خاصة لتحليل التربة وتوفير هذه الكمية الصغيرة من الكهرباء للمستشعرات. وطالما أن التربة تحتوي على كربون عضوي يُمكّن الكائنات الدقيقة من تحليلها، فإن خلية الوقود قادرة على العمل إلى أجل غير مسمى، كما اختتم ين.
ثو ثاو (وفقًا للهندسة المثيرة للاهتمام )
[إعلان 2]
رابط المصدر
تعليق (0)