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利用土壤发电的燃料电池?MFC为物联设备提供新能量源

2024-01-17 15:56:36 综合报道 阅读:
美国西北大学的研究团队开发了一种新型燃料电池,可以从生活在污垢中的微生物中获取能量,该燃料电池不仅可以在潮湿和干燥条件下工作,而且其功率也比同类技术高出120%,可以为精准农业和绿色基础设施中使用的地下传感器提供能量···

随着世界日益变得互联,物联网设备数量增长迅猛,对于数以亿万计的物联网设备来说,只依靠电池供电,难以保障电池能够得到及时更换和充电,而使用太阳能不但占地面积巨大,还会受到外界如天气、灰尘等因素的影响,因此业界正在积极寻找可以为物联网设备供电的新方法。BCaednc

近日,美国西北大学的研究团队开发了一种新型燃料电池,可以从生活在污垢中的微生物中获取能量,该燃料电池不仅可以在潮湿和干燥条件下工作,而且其功率也比同类技术高出120%,可以为精准农业和绿色基础设施中使用的地下传感器提供能量。BCaednc

BCaednc

土壤微生物燃料电池(MFC)最早于1911年出现,其工作原理类似于电池,具有阳极、阴极和电解质,不过MFC并不是使用化学物质来发电,而是从细菌中获取电力,细菌活动产生的电子提供给附近的导体,当这些电子从阳极流向阴极时,就会形成电路。但这种发电方式有两个方面的难题,一方面是如何保证土壤中的水分和氧气,这是细菌进行生理活动所必需的,另一方面是怎样提高输出的功率,并确保电池可以实现稳定的输出。BCaednc

对于以上的两个难题,该研究团队前后创造实验了四个版本,其中采用了垂直设计的燃料电池获得了最佳的性能,不同于传统的阳极和阴极相互平行的设计,该电池的阳极由碳毡制成,位于地下,阴极则由惰性导电金属制成,垂直位于阳极上方。整个电池只有标准平装书的大小,像是刀片一样插入土壤中,在土壤中的阳极可以更好的吸收土壤中的水分,而位于上方的阴极则可以与空气接触,保证充足的氧气供应。BCaednc

BCaednc

根据测试,该款电池最低可以在体积含水量为41%的土壤中工作,由于阴极的一部分涂上了防水材料,所以即使完全处于水中电池也可以工作,平均来说,此燃料电池产生的电力是其传感器运行所需电力的68倍。BCaednc

据介绍,这款燃料电池所有的组件均可在五金店购买到,研究团队还公布了所有设计、教程和仿真工具,以便于其他研究人员以此为基础进一步探索,该研究团队的下一步计划是开发一种由完全可生物降解的材料制成的基于土壤的MFC。BCaednc

责编:Ricardo
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