Brennstoffzellen gewinnen Energie aus der Erde

Ein Forscherteam der Northwestern University hat eine neue Brennstoffzelle entwickelt, die Energie aus der Zersetzung von Erde durch Mikroorganismen gewinnt.

Die 3D-gedruckte Batterieabdeckung ragt aus dem Boden. Foto: Bill Yen/Northwestern University

Eine bodenbetriebene Batterie in der Größe eines kleinen Buches bietet eine praktikable Alternative zu Batterien in unterirdischen Sensoren für die Landwirtschaft, berichtete Interesting Engineering am 16. Januar. Die neue Forschung wurde in der Fachzeitschrift Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies veröffentlicht.

Das Expertenteam betonte die Langlebigkeit der neuen Brennstoffzelle und verwies auf ihre Fähigkeit, unterschiedlichen Umweltbedingungen standzuhalten, darunter Trockengebieten und hochwassergefährdeten Gebieten.

„Diese Mikroorganismen sind in großer Zahl vorhanden und leben überall im Boden. Mit einfachen Systemen können wir aus ihnen Strom gewinnen. Mit dieser Menge an Strom können wir zwar keine ganze Stadt versorgen. Aber wir können kleine Mengen Strom für praktische Anwendungen gewinnen, die wenig Energie benötigen“, sagte George Wells, Mitglied des Forschungsteams.

Chemikalien aus Batterien können in den Boden gelangen. Die neue Technologie stellt daher auch eine umweltfreundliche Alternative dar, da Bedenken im Zusammenhang mit giftigen und entflammbaren Batteriekomponenten ausgeräumt sind.

Die neue Brennstoffzelle verwendet Kohlenstoffgewebe für die Anode und ein inertes, leitfähiges Metall für die Kathode. Das Team verwendete für die Kathodenoberfläche ein wasserfestes Material, das die Funktionsfähigkeit bei Überflutung gewährleistet und nach dem Eintauchen das Trocknen gewährleistet.

Saubere Brennstoffzellen im Labor (links) und im Boden (rechts). Foto: Bill Yen/Northwestern University

Der Brennstoffzellen-Prototyp arbeitete effizient und erzeugte 68-mal mehr Strom als zum Betrieb seiner Sensoren benötigt wurde. Zudem ist die Batterie robust genug, um auch großen Schwankungen der Bodenfeuchtigkeit standzuhalten. Das Team verband den Bodensensor außerdem mit einer kleinen Antenne für die drahtlose Kommunikation. Dadurch kann die Brennstoffzelle Daten an eine nahegelegene Station übertragen. Bemerkenswert ist, dass die neue Brennstoffzelle nicht nur sowohl unter trockenen als auch unter nassen Bedingungen funktioniert, sondern auch rund 120 % länger hält als ähnliche Technologien.

„Die Zahl der Geräte im Internet der Dinge wächst ständig. Wenn wir uns eine Zukunft mit Billionen dieser Geräte vorstellen, können wir sie nicht alle mit Lithium, Schwermetallen und umweltschädlichen Giftstoffen herstellen“, sagte Bill Yen, der Leiter der neuen Forschung.

„Wir müssen Alternativen finden, die geringe Energiemengen für den Betrieb eines dezentralen Gerätenetzwerks liefern können. Um eine Lösung zu finden, arbeiten wir an mikrobiellen Bodenbrennstoffzellen. Diese nutzen spezielle Mikroorganismen, um den Boden zu zersetzen und die Sensoren mit dieser geringen Menge Strom zu versorgen. Solange organischer Kohlenstoff im Boden vorhanden ist, den die Mikroorganismen abbauen können, ist die Brennstoffzelle unbegrenzt haltbar“, so Yen.

Thu Thao (Laut Interesting Engineering )

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