노스웨스턴 대학의 연구팀은 미생물이 토양을 분해할 때 에너지를 포착하는 새로운 연료 전지를 개발했습니다.
3D로 인쇄된 배터리 커버가 바닥에서 튀어나와 있습니다. 사진: 빌 옌/노스웨스턴 대학교
Interesting Engineering은 1월 16일, 작은 책 크기의 토양 구동 배터리가 농업용 지하 센서에 사용되는 배터리에 대한 실행 가능한 대안을 제공한다고 보도했습니다. 새로운 연구는 대화형, 모바일, 웨어러블 및 유비쿼터스 기술에 관한 컴퓨팅 기계 협회 저널에 게재되었습니다.
전문가 팀은 새로운 연료 전지의 내구성을 강조하며, 건조 지대와 홍수 발생 위험 지역을 포함한 다양한 환경 조건을 견딜 수 있는 능력을 언급했습니다.
"이 미생물은 매우 풍부해서 모든 곳의 토양에 살고 있습니다. 우리는 간단한 시스템을 사용하여 미생물에서 전기를 수확할 수 있습니다. 이 정도의 전기로 도시 전체를 가동할 수는 없습니다. 하지만 에너지가 거의 필요하지 않은 실용적인 용도로 소량의 전기를 수확할 수 있습니다." 연구팀의 일원인 조지 웰스가 말했습니다.
배터리에서 나오는 화학 물질이 토양으로 스며들어 들어갈 수 있습니다. 따라서 이 새로운 기술은 독성 및 가연성 배터리 구성 요소와 관련된 우려를 없애는 환경 친화적인 대안이기도 합니다.
새로운 연료 전지는 양극에 탄소 직물을 사용하고 음극에는 불활성 전도성 금속을 사용합니다. 연구팀은 음극 표면에 방수 소재를 사용해 침수되어도 작동하고 물에 잠긴 후에도 마르도록 했습니다.
연구실(왼쪽)과 토양(오른쪽)의 깨끗한 연료 전지. 사진: 빌 옌/노스웨스턴 대학교
연료 전지 프로토타입은 효율적으로 작동하여 센서를 작동하는 데 필요한 전기보다 68배 더 많은 전기를 생성했습니다. 배터리는 토양 수분의 큰 변화에도 견딜 수 있을 만큼 견고합니다. 연구팀은 또한 토양 센서를 무선 통신을 위한 작은 안테나에 연결했습니다. 이를 통해 연료 전지는 근처 기지국으로 데이터를 전송할 수 있습니다. 주목할 점은 새로운 연료 전지가 건조 및 습한 조건에서 모두 작동할 뿐만 아니라, 기존 기술에 비해 수명이 약 120% 더 길다는 것입니다.
"사물인터넷의 기기 수는 끊임없이 증가하고 있습니다. 이런 기기가 수조 개 있는 미래를 상상한다면, 환경에 위험한 리튬, 중금속, 독성 물질로 모든 기기를 제조할 수는 없습니다." 새로운 연구를 이끈 빌 옌의 말입니다.
"우리는 분산형 장치 네트워크를 운영하기 위해 소량의 에너지를 제공할 수 있는 대안을 찾아야 합니다. 해결책을 찾기 위해 우리는 토양 미생물 연료 전지를 연구해 왔습니다. 이는 특수 미생물을 사용하여 토양을 분해하고 센서에 소량의 전기를 공급합니다. 토양에 미생물이 분해할 유기 탄소가 있는 한 연료 전지는 무한정 지속될 수 있습니다." 옌은 결론지었습니다.
투 타오 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)
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