Электричество из грязи: ученые нашли новый источник дешевой и бесконечной энергии
Недавно изобретенная батарея работает благодаря бактериям, которые поедают почву, но их нужно обеспечивать водой и кислородом.
Ученые из Северо-Западного университета нашли новый способ выработки электроэнергии с помощью устройства, которое собирает энергию буквально из грязи. Весь секрет в энергии, вырабатываемой микробами, расщепляющими почву до тех пор, пока в ней есть углерод, передает Newatlas.
Микробные топливные элементы известны ученым уже более 100 лет. Они работают как батарея с анодом, катодом и электролитом – но вместо того, чтобы получать электричество из химических источников, они получают ее благодаря бактериям, поедающим почву. Проблема таких батарей в том, что бактерии нужно постоянно обеспечить водой и кислородом, да и входная мощность у них не на высоте. Но команда из Северо-Западного университета, похоже, ее решила.
Ученые создали несколько новых конструкций, предоставляющих бактериям постоянный доступ к кислороду и воде. Самой удачной оказалась конструкция в форме картриджа, расположенного вертикально на горизонтальном диске. Чтобы добыть энергию, устройство надо закопать поглубже в почву, где анод из углерода сможет захватывать электроны, пока микробы переваривают грязь. Проводящий металлический катод располагается вертикально поверх анода.
По всей длине электрода проходит зазор для поступления воздуха, а защитный колпачок сверху предотвращает попадание грязи и мусора. Часть катода покрыта гидроизоляционным материалом, поэтому при затоплении остается гидрофобная часть катода, контактирующая с кислородом, поддерживающая работу топливного элемента.
В ходе испытаний эта конструкция стабильно работала при различных уровнях влажности почвы, от полностью подводного до "несколько сухого", с содержанием воды в почве в 41%. В среднем "аккумулятор" генерировал примерно в 68 раз больше энергии, чем требовалось для работы систем обнаружения влаги, а также для передачи данных через крошечную антенну на ближайшую базовую станцию.
Как и в случае с другими сверхдолгосрочными источниками выработки электроэнергии, такими как бета-вольтаические алмазные батареи, изготовленные из ядерных отходов, количество энергии, вырабатываемой "грязевой батареей" недостаточно велико, чтобы зарядить даже смартфон. Но питать небольшие датчики она вполне способна. Такие сенсоры могут быть очень полезны фермерам, желающим контролировать различные элементы почвы – влажность, наличие питательных и загрязняющих веществ и т. д. – и применять высокотехнологичный подход земледелию. Датчики смогут генерировать данные на годы, а возможно, даже на десятилетия вперед.
По словам ученых, микробные топливные элементы хороши тем, что могут работать пока в почве есть органический углерод, который бактерии расщепляют — этот топливный элемент может работать вечно. Примечательно, что все компоненты этой конструкции, по мнению исследовательской группы, можно купить в любом хозяйственном магазине, что говорит в пользу скорейшей коммерциализации "батареи на грязи".
Ранее сообщали о том, что аккумулятор на 700 000 мАч обеспечит зарядом всю домашнюю технику. Устройство стоит 700 долларов США, выдерживает 3000 циклов и заряжает 11 гаджетов одновременно.