Группа исследователей из Северо-Западного университета разработала новый топливный элемент, который получает энергию, когда микроорганизмы разлагают почву.
Крышка аккумуляторного отсека, напечатанная на 3D-принтере, выступает из земли. Фото: Билл Йен/Северо-Западный университет
По данным издания Interesting Engineering от 16 января, работающая от почвы батарея размером с небольшую книгу может стать жизнеспособной альтернативой батареям в подземных датчиках для сельского хозяйства. Новое исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies.
Группа экспертов подчеркнула долговечность нового топливного элемента, указав на его способность выдерживать различные условия окружающей среды, включая засушливые земли и районы, подверженные наводнениям.
«Эти микроорганизмы очень распространены, они живут в почве повсюду. Мы можем использовать простые системы для сбора из них электроэнергии. Мы не сможем обеспечить целый город таким количеством электроэнергии. Но мы можем собирать небольшие объемы электроэнергии для практических целей, требующих мало энергии», — сказал Джордж Уэллс, член исследовательской группы.
Химические вещества из батарей могут попадать в почву. Таким образом, новая технология является экологически чистой альтернативой, устраняя проблемы, связанные с токсичными и легковоспламеняющимися компонентами аккумуляторов.
В новом топливном элементе в качестве анода используется углеродная ткань, а в качестве катода — инертный проводящий металл. Команда использовала водостойкий материал на поверхности катода, что позволяет ему функционировать при затоплении и обеспечивает его высыхание после погружения в воду.
Чистые топливные элементы в лаборатории (слева) и в почве (справа). Фото: Билл Йен/Северо-Западный университет
Прототип топливного элемента работал эффективно, вырабатывая в 68 раз больше электроэнергии, чем необходимо для работы его датчиков. Аккумулятор также достаточно прочен, чтобы выдерживать большие колебания влажности почвы. Команда также подключила датчик почвы к небольшой антенне для беспроводной связи. Это позволяет топливному элементу передавать данные на ближайшую станцию. Примечательно, что новый топливный элемент не только работает как в сухих, так и влажных условиях, но и служит примерно на 120% дольше, чем аналогичные технологии.
«Количество устройств в Интернете вещей постоянно растет. Если представить себе будущее с триллионами таких устройств, мы не сможем производить их все с использованием лития, тяжелых металлов и токсичных веществ, которые опасны для окружающей среды», — сказал Билл Йен, возглавлявший новое исследование.
«Нам нужно найти альтернативы, которые могут обеспечить небольшое количество энергии для работы децентрализованной сети устройств. Чтобы найти решение, мы работаем над микробными топливными элементами почвы, которые используют специальные микроорганизмы для расщепления почвы и обеспечивают датчики этим небольшим количеством электроэнергии. Пока в почве есть органический углерод для расщепления микроорганизмами, топливный элемент может работать бесконечно», — заключил Йен.
Ту Тао (по данным Interesting Engineering )
Ссылка на источник
Комментарий (0)