新的燃料电池,材料在五金行就可以取得,燃料更源自大地,美国西北大学研发的泥土燃料电池到底为何物?
新型泥土燃料电池尺寸跟一本书差不多,只要放在含碳的土壤中,便能借助微生物分解作用产生的电力来发电。
这也是种微生物燃料电池(MFC),该技术概念已存在 100 多年,虽然就像一般电池一样有正负两极、电解质,但其并非从化学反应获得电力,关键在于细菌,细菌在吞噬土壤时,会自然地将电子提供给附近的导体。
只是我们要把设备埋进土里的同时,还要维持水土保持,要持续供应水跟氧气流通,计划负责人 Bill Yen 也提到,不稳定的性能和低输出功率,也让该电池难实际应用。
为此团队新开发四种不同的电池设计,先收集九个月的综合资料后,最终在花园进行测试,或许能成功解决问题。表现最好的电池设计有别于传统正负极彼此平行,为“垂直设计”,负极由便宜丰富的碳毡制成,正极则是由惰性导电金属制成,垂直位于负极上方。
由于这颗微生物燃料电池是垂直设计,即使被埋在地底,顶端还是可以露出地表,只要把 3D 列印而成的盖子装于顶部,防止碎片掉进去即可,顶部孔洞和旁边的气室都能维持空气流通。
团队指出,该燃料电池发出的电力,为内部感测器运作所需的 68 倍,也足够坚固牢靠,可以承受土壤湿度的巨大变化,从有些干燥到完全在水下都可以。
Yen 表示,想象该技术规模商业化,我们就不需要使用对环境有害的锂、重金属等来建造每一颗电池,该技术可提供少量能源给分散的网络设备或通讯设备,新型的微生物燃料电池可透过微生物的帮忙,为感测器提供动力。
只要土壤中存在供微生物分解的有机碳,燃料电池就有可能永远运作下去,团队认为这项技术可以用于监测各种水分、养分、污染物等土壤元素需求。