1 月 16 日消息，美國西北大學的研究團隊展示了一種非凡的發電方法，他們研制了一種放在土壤中的微型裝置，可收集微生物分解污垢時產生的能量，只要土壤中有碳元素，這種裝置就能運轉下去。


據IT之家了解，“微生物燃料電池”技術其實已有超過百年的歷史，其工作原理與電池類似，擁有陽極、陰極和電解液，但不同之處在于，它不是從化學物質中汲取電能，而是利用細菌在分解土壤時自然釋放的電子，通過導體轉化為電能。

然而，傳統的微生物燃料電池一直面臨著兩個難題：一是埋在土壤中難以持續供給水和氧氣；二是輸出功率較低，性能不穩定。“雖然微生物燃料電池的概念已經存在了一個多世紀，但其不可靠的性能和低輸出功率一直阻礙了其實際應用，尤其是在低濕度條件下，”西北大學校友、該項目負責人 Bill Yen 表示。

西北大學的研究團隊針對這些難題進行了優化設計，最終成功開發出一種新型的微生物燃料電池，形狀類似于一個垂直放置的墨盒，底部由碳氈制成的陽極埋入土壤深處，收集微生物分解有機物產生的電子，位于上方的金屬陰極則通過巧妙的設計既能接觸土壤深處的水分，又能與地表空氣保持接觸，保證氧氣供應。


測試表明，這種新型微生物燃料電池在不同土壤濕度條件下都能穩定工作，即使在土壤含水量僅為 41% 的“干燥”環境下也能持續發電，平均而言，其產生的電量是其運行內部濕度和觸摸檢測系統以及通過微型天線向附近基站傳輸數據所需電量的 68 倍。


雖然這種裝置產生的電量無法直接驅動汽車或手機，但它非常適合為微型傳感器提供長期的電力供應，從而實現“無電池化”運行。

“如果未來有數萬億這樣的裝置被部署，我們絕對不能使用會污染環境的鋰、重金屬和有毒物質，”項目負責人 Bill Yen 表示，“我們需要尋找替代方案，用微量的能源來支持分布式傳感器網絡。土壤微生物燃料電池正是這樣的選擇，只要土壤中有有機碳，它就能源源不斷地為傳感器供電。”

這些傳感器可以幫助農民監測土壤的各種元素，如水分、營養成分、污染物等，實現技術驅動的精準農業。在田間放置幾十個這樣的裝置，就可以持續多年產生數據。

值得一提的是，研究團隊表示，這種新型微生物燃料電池的所有部件都可以在五金商店買到，不存在供應鏈或材料方面的限制，可以實現大規模商業化。