美國西北大學(Northwestern University)的研究團隊展示了一種獨特的發電新方法,一種書本大小的裝置放置在土壤中,就可以開發發電。它的原理是利用微生物分解泥土產生的電力,所以也可以稱為「泥土驅動電池」。

新阿特拉斯(New Altas)報導,這是一種細菌電池,已發明了 100 多年。它們的結構與電池相同,都有正極、負極和電解質,但它們不是從化學來源獲取電力,而是透過細菌的分解作用,當細菌在吞噬土壤裡的有機物時,自然而然地將電子提供給附近的導體。

不過,埋在泥土中的電池如果要保持效用,必須持續它們的水和氧氣供應,這在實際執行上有困難,所以過去的泥土電池效率並不高,也就沒辦法實際應用。

因此,西北大學團隊開始設計讓微生物可持續獲得氧氣和水的方法,後來發現形底部採用水平圓盤,上頭再立起扁方盒的設計,可以有效的持續作用。底部圓盤是正極,深埋在土壤中,可以在微生物消化泥土時產出足夠數量的電子。

同時,導電金屬的負極,垂直位於頂部。因此,底部的位置足夠深,以便能夠從深層土壤中獲取水分。至於新鮮空氣,可以從方盒中的鏤空設計中流通,當然,為了防止灰塵和碎片的干擾,外頭可以罩上濾網。

 「泥土電池」的構造,圓盤的正極埋在土裡就可運作。(圖/西北大學)
「泥土電池」的構造,圓盤的正極埋在土裡就可運作。(圖/西北大學)

在測試中,不同的土壤濕度,從完全的潮溼土壤,到稍微乾燥的土壤。發電效果都差不多,這就是團隊想看到的結果,穩定的供電才能夠有效使用。

團隊主持人楊比爾(Bill Yen)說:「想像一下,如果我們未來擁有數萬個這樣的設備,我們對鋰、重金屬的需求就會少了很多。我們利用土壤微生物來推動電池,它們在自然環境中就可以長期運作,只要土壤中存在可供微生物分解的有機碳,電池就有可能永遠持續下去。」

不過,千萬不要以為這樣的電池能夠推動電動車或智慧型手機。它更多的功能是是為小型的環境感測器供電,通常是氣象與環境調查之用,安裝的地方往往位在人跡罕至所在,所以科學家希望它們的電池無需定期更換。

文章來源:"Dirt-powered fuel cell" draws near-limitless energy from soil

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