Електрика з бруду: вчені знайшли нове джерело дешевої та нескінченної енергії

Нещодавно винайдена батарея працює завдяки бактеріям, які поїдають ґрунт, але їх потрібно забезпечувати водою і киснем.

Вчені з Північно-Західного університету знайшли новий спосіб вироблення електроенергії за допомогою пристрою, який збирає енергію буквально з бруду. Весь секрет в енергії, що виробляється мікробами, які розщеплюють ґрунт доти, доки в ньому є вуглець, передає Newatlas.

Мікробні паливні елементи відомі вченим уже понад 100 років. Вони працюють як батарея з анодом, катодом і електролітом — але замість того, щоб отримувати електрику з хімічних джерел, вони отримують її завдяки бактеріям, які поїдають ґрунт. Проблема таких батарей у тому, що бактерії потрібно постійно забезпечити водою і киснем, та й вхідна потужність у них не на висоті. Але команда з Північно-Західного університету, схоже, її вирішила.

Вчені створили кілька нових конструкцій, що надають бактеріям постійний доступ до кисню і води. Найвдалішою виявилася конструкція у формі картриджа, розташованого вертикально на горизонтальному диску. Щоб добути енергію, пристрій треба закопати глибше в ґрунт, де анод із вуглецю зможе захоплювати електрони, поки мікроби перетравлюють бруд. Провідний металевий катод розташовується вертикально поверх анода.

По всій довжині електрода проходить зазор для надходження повітря, а захисний ковпачок зверху запобігає потраплянню бруду і сміття. Частину катода вкрито гідроізоляційним матеріалом, тому в разі затоплення залишається гідрофобна частина катода, що контактує з киснем і підтримує роботу паливного елемента.

Під час випробувань ця конструкція стабільно працювала за різних рівнів вологості ґрунту, від повністю підводного до “дещо сухого”, із вмістом води в ґрунті в 41%. У середньому “акумулятор” генерував приблизно в 68 разів більше енергії, ніж було потрібно для роботи систем виявлення вологи, а також для передачі даних через крихітну антену на найближчу базову станцію.

Як і у випадку з іншими наддовгостроковими джерелами вироблення електроенергії, такими як бета-вольтаїчні алмазні батареї, виготовлені з ядерних відходів, кількість енергії, що виробляється “грязьовою батареєю” недостатньо велика, щоб зарядити навіть смартфон. Але живити невеликі датчики вона цілком здатна. Такі сенсори можуть бути дуже корисними для фермерів, які бажають контролювати різні елементи ґрунту — вологість, наявність поживних і забруднювальних речовин тощо. — і застосовувати високотехнологічний підхід до землеробства. Датчики зможуть генерувати дані на роки, а можливо, навіть на десятиліття вперед.

За словами вчених, мікробні паливні елементи хороші тим, що можуть працювати, поки в ґрунті є органічний вуглець, який бактерії розщеплюють — цей паливний елемент може працювати вічно. Примітно, що всі компоненти цієї конструкції, на думку дослідницької групи, можна купити в будь-якому господарському магазині, що свідчить на користь якнайшвидшої комерціалізації “батареї на бруді”.

Newatlas.