Новый топливный элемент использует микробов для питания IoT-устройств

Команда исследователей из Северо-Западного университета разработала новый вид топливного элемента, работающего на микроорганизмах из почвы. Устройство размером с книгу может использоваться для питания подземных датчиков, применяемых в земледелии и экологически чистой инфраструктуре, предлагая альтернативу батареям, содержащим токсичные вещества.

Топливный элемент был протестирован для питания датчиков влажности почвы и обнаружения контакта, что может быть полезно для отслеживания движения животных. Для беспроводной передачи данных датчик был оснащен антенной.

Элемент показал работоспособность в сухих и влажных условиях, превосходя аналогичные технологии на 120%. Авторы исследования подчеркнули, что с увеличением числа устройств интернета вещей (Internet of Things, IoT), важно искать альтернативы литию и тяжелым металлам. Использование микробных топливных элементов, работающих на разложении органического углерода в почве, может быть бесконечным источником энергии.

Топливный элемент, покрытый грязью после того, как его вытащили из земли

Ученые указали на возможность создания простых инженерных систем для сбора электричества от микробов. Технология не предназначена для питания целых городов, но может обеспечить небольшие приложения.

Специалисты преодолели проблемы сухости и кислорода в почве, разработав уникальную конструкцию топливного элемента. Прототип работал в сухих и затопленных условиях благодаря перпендикулярной конструкции анода и катода. Топливный элемент, в среднем, генерировал в 68 раз больше энергии, чем необходимо для работы его датчиков.

Также исследователи планируют разработку полностью биоразлагаемого микробного топливного элемента. Такие устройства используют местные материалы и простые цепочки поставок, чтобы сделать вычислительную технику доступной для всех сообществ.

Технология может играть ключевую роль в устойчивом и экологически чистом сельском хозяйстве, обеспечивая непрерывный сбор данных без необходимости замены батарей или очистки солнечных панелей, что особенно важно на больших сельскохозяйственных площадях.