Исследователи из Северо-Западного университета представили топливную ячейку, способную генерировать электроэнергию из обычной земли. Принцип работы устройства основан на жизнедеятельности микроорганизмов, обитающих в почве. В процессе разложения органики микроорганизмы выделяют электроны. А устройство «всего лишь» их улавливает. Полученный ток достаточно стабилен и достаточен для питания автономных сенсоров. Инженеры ставили перед собой цель — создать устройство, не требовательное к обслуживанию и способное стабильно работать в самых неблагоприятных условиях. Модуль может использоваться в сухих, влажных и даже затопленных средах. Достичь такого результата удалось благодаря новой конструкции электродов. Анод расположен горизонтально непосредственно в грунте, а катод поднимается вертикально и выходит на поверхность. Такая конфигурация обеспечивает доступ кислорода и поддерживает достаточную влажность в нижней части системы.
 Полевые тесты подтвердили стабильность системы. Модуль сохранил работоспособность после длительного погружения в воду и продолжал работать после высыхания и затвердевания почвы.
Команда использовала доступные материалы, в том числе углеродный войлок и металлический катод. Верхняя часть закрыта крышкой, напечатанной на 3D-принтере - она защищает конструкцию от загрязнений, но при этом пропускает воздух. Такая конструктивная особенность повышает надежность и снижает риск загрязнения. Устройство размером с небольшую книгу может генерировать энергию практически бесконечно. Испытания продемонстрировали существенный запас прочности. Средняя мощность превыcила потребности типичных датчиков более чем в десятки раз. Технология продемонстрировало надёжность, вырабатывая в 68 раз больше энергии, чем требуется для работы её сенсоров, и прослужив примерно на 120% дольше аналогичных систем.
Проект показал, как «незаметные» процессы почвообразования могут изменить наше представление о принципах работы автономных систем. Микроорганизмы «превращают» почву в источник энергии, создавая основу для сетей, не требующих участия человека. Устройство выдерживает перепады влажности, сохраняет стабильность после затопления и продолжает работать во время длительных засух. Такая живучесть открывает путь к созданию датчиков, способных функционировать в течение многих лет без участия человека. Почва становится частью энергетической инфраструктуры, а микробиологическая активность — основой для новых разработок в области маломощной электроники. |
□