Ścigacz.pl

Zespół naukowców z Northwestern University opracował nowe ogniwo paliwowe, które może pozyskiwać energię z mikroorganizmów żyjących w ziemi.

Naukowcy przetestowali nowe ogniwo paliwowe, na razie wykorzystując je do zasilania czujników mierzących wilgotność gleby. Co ważne, nowy typ ogniwa działa zarówno w wilgotnych, jak i suchych warunkach, a jego moc przewyższała podobne technologie o 120 procent!

"Jeśli wyobrażamy sobie przyszłość z milionami urządzeń, nie możemy zbudować każdego z nich z litu, metali ciężkich i toksyn, które są niebezpieczne dla środowiska. Musimy znaleźć alternatywy, które mogą zapewnić niewielkie ilości energii do zasilania zdecentralizowanej sieci urządzeń. W poszukiwaniu rozwiązań zwróciliśmy uwagę na mikrobiologiczne ogniwa paliwowe w glebie, które wykorzystują mikroby do rozkładania gleby i umożliwiają nam skorzystanie z tej niewielkiej ilości energii do zasilania czujników. Dopóki w glebie znajduje się węgiel organiczny, który mikroby mogą rozkładać, ogniwo paliwowe może potencjalnie działać wiecznie" -  powiedział kierownik projektu Bill Yen z Northwestern University.

"Te mikroby są wszechobecne; żyją w praktycznie każdej glebie. Możemy użyć bardzo prostych systemów inżynieryjnych do przechwytywania ich energii elektrycznej. Co prawda nie zasilimy tą energią całych miast, ale możemy przechwytywać wystarczające ilości energii, aby zasilać urządzenia o niskim poborze mocy" - dodał jeden z członków zespołu.

Sekretem nowe technologii jest… geometria, która pozwoliła odejść od tradycyjnego wzorca. Zamiast równoległej anody i katody, nowe ogniwo paliwowe bazuje na prostopadłej konstrukcji, z anodą wykonaną z filcu węglowego i katodą wykonaną z obojętnego, przewodzącego metalu. Urządzenie działała dobrze zarówno w środowisku suchym, jak i zalanym wodą.

Nowe ogniwo ma pionową konstrukcję, dzięki czemu jego górna część znajduje się na równi z powierzchnią podłoża. Posiada również wydrukowaną w 3D pokrywę, aby zapobiec wpadaniu zanieczyszczeń do środka i jednocześnie wyposażone jest w system wentylacji, aby umożliwić stały przepływ powietrza.

Dolny koniec katody pozostaje głęboko pod powierzchnią, aby utrzymać nawodnienie z otaczającej gleby. Końcówka katody jest pokryta materiałem hydroizolacyjnym, aby umożliwić funkcjonowanie podczas powodzi. Co najważniejsze, już na obecnym, wstępnym poziomie zaawansowania, urządzenie generuje 68 razy więcej energii, niż potrzeba do obsługi czujników, a do tego może wytrzymać duże zmiany wilgotności gleby.

Naukowcy twierdzą, że wszystkie komponenty ich urządzenia można kupić w zwykłym sklepie z narzędziami. Następnym krokiem zespołu z Northwestern University będzie opracowanie analogicznego urządzenia wykonanego z materiałów w pełni biodegradowalnych. Oba projekty omijają skomplikowane łańcuchy dostaw, jak również unikają stosowania minerałów z regionów ogarniętych konfliktami.

Pomysł czerpania energii z mikrobów żyjących w glebie może okazać się rewolucyjny, szczególnie dla rolnictwa. Panele słoneczne nie działają najlepiej w środowisku naturalnym, ponieważ pokrywają się brudem i nie funkcjonują, gdy nie ma słońca. Do tego zajmują dużo miejsca. Baterie również stanowią wyzwanie, ponieważ po prostu się wyczerpują, a liczba cykli jest ograniczona. Rolnicy nie będą chodzić po 100-hektarowym gospodarstwie, aby regularnie wymieniać baterie lub odkurzać panele słoneczne.

Czy energia z żyjących w ziemi mikrobów mogłaby zostać użyta w innych sektorach produkcji lub przemysłu? Bez wątpienia tak, ale na obecnym etapie projekt wymaga jeszcze wielu testów i badań. Co powiecie na myśl, żebyśmy mogli pozyskać energię, po prostu biorąc garść ziemi i pakując je do baterii? To oczywiście nie do końca tak wygląda i na pewno nie jest takie proste, ale pierwsze kroki zostały poczynione.