เซลล์เชื้อเพลิงดึงพลังงานจากพื้นดิน

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นได้พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงชนิดใหม่ที่เก็บกักพลังงานขณะที่จุลินทรีย์ย่อยสลายดิน

ฝาครอบแบตเตอรี่ที่พิมพ์ 3 มิติยื่นออกมาจากพื้นดิน ภาพโดย: Bill Yen/มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น — ฝาครอบแบตเตอรี่ที่พิมพ์ 3 มิติยื่นออกมาจากพื้นดิน ภาพโดย: *Bill Yen/มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น*

Interesting Engineering รายงานเมื่อวันที่ 16 มกราคมว่า แบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานจากดินซึ่งมีขนาดเท่าหนังสือเล่มเล็กนั้นเป็นทางเลือกอื่นแทนแบตเตอรี่ที่ติดตั้งในเซ็นเซอร์ใต้ดินเพื่อการเกษตร งานวิจัยใหม่นี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies

ทีมผู้เชี่ยวชาญเน้นย้ำถึงความทนทานของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดใหม่ โดยอ้างอิงถึงความสามารถในการทนต่อสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน รวมถึงพื้นที่แห้งแล้งและพื้นที่เสี่ยงต่อน้ำท่วม

“จุลินทรีย์เหล่านี้มีอยู่มากมายและอาศัยอยู่ในดินทุกที่ เราสามารถใช้ระบบง่ายๆ เพื่อผลิตไฟฟ้าจากจุลินทรีย์เหล่านี้ได้ แม้ว่าเราจะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ทั่วทั้งเมืองด้วยปริมาณไฟฟ้าเท่านี้ แต่เราสามารถผลิตไฟฟ้าได้ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อนำไปใช้งานจริงที่ต้องการพลังงานเพียงเล็กน้อย” จอร์จ เวลส์ หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว

สารเคมีจากแบตเตอรี่สามารถรั่วไหลลงในดินได้ เทคโนโลยีใหม่นี้จึงเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วย โดยขจัดข้อกังวลที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบแบตเตอรี่ที่เป็นพิษและติดไฟได้

เซลล์เชื้อเพลิงแบบใหม่ใช้ผ้าคาร์บอนสำหรับขั้วบวกและโลหะเฉื่อยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสำหรับขั้วลบ ทีมงานได้ใช้สารกันน้ำบนพื้นผิวแคโทด ซึ่งทำให้สามารถทำงานได้เมื่อถูกน้ำท่วม และช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะแห้งหลังจากจมอยู่ใต้น้ำ

เซลล์เชื้อเพลิงที่สะอาดในห้องแล็ป (ซ้าย) และในดิน (ขวา) ภาพโดย: Bill Yen/มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น — เซลล์เชื้อเพลิงที่สะอาดในห้องแล็ป (ซ้าย) และในดิน (ขวา) ภาพโดย: *Bill Yen/มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น*

ต้นแบบเซลล์เชื้อเพลิงทำงานอย่างมีประสิทธิภาพโดยสร้างไฟฟ้าได้มากกว่าที่จำเป็นในการรันเซ็นเซอร์ถึง 68 เท่า แบตเตอรี่ยังแข็งแกร่งเพียงพอที่จะทนต่อความชื้นในดินที่ผันผวนอย่างมาก ทีมยังได้เชื่อมต่อเซ็นเซอร์วัดดินเข้ากับเสาอากาศขนาดเล็กเพื่อการสื่อสารแบบไร้สายอีกด้วย ซึ่งจะทำให้เซลล์เชื้อเพลิงสามารถส่งข้อมูลไปยังสถานีใกล้เคียงได้ ที่น่าสังเกตคือเซลล์เชื้อเพลิงชนิดใหม่ไม่เพียงทำงานได้ในสภาวะทั้งแห้งและเปียกเท่านั้น แต่ยังมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันประมาณ 120%

“จำนวนอุปกรณ์ในอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง หากเราลองจินตนาการถึงอนาคตที่มีอุปกรณ์เหล่านี้นับล้านล้านชิ้น เราจะไม่สามารถผลิตอุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดด้วยลิเธียม โลหะหนัก และสารพิษที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมได้” บิล เยน ผู้เป็นหัวหน้าการวิจัยครั้งใหม่กล่าว

“เราจำเป็นต้องค้นหาทางเลือกอื่นที่สามารถให้พลังงานในปริมาณเล็กน้อยเพื่อใช้งานเครือข่ายอุปกรณ์แบบกระจายอำนาจ เพื่อค้นหาวิธีแก้ปัญหา เราได้ดำเนินการกับเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ในดิน ซึ่งใช้จุลินทรีย์ชนิดพิเศษในการย่อยสลายดินและจ่ายไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยนี้ให้กับเซ็นเซอร์ ตราบใดที่ดินยังมีคาร์บอนอินทรีย์ให้จุลินทรีย์ย่อยสลาย เซลล์เชื้อเพลิงก็จะอยู่ได้ตลอดไป” เยนกล่าวสรุป

ทูเทา (ตาม หลักวิศวกรรมศาสตร์ที่น่าสนใจ )

ลิงค์ที่มา