به گزارش ثریا تیمی از دانشگاه نورث وسترن راه جدیدی را برای تولید الکتریسیته نشان دادهاند. آنها دستگاهی به اندازه یک کتاب را که روی خاک قرار میگیرد و نیرویی را که در اثر شکستن خاک توسط میکروبها ایجاد میشود(تا زمانی که کربن در خاک وجود داشته باشد) جمعآوری میکند، معرفی کردند.
به نقل از نیو اطلس، سلولهای سوختی میکروبی، همانطور که از نامشان پیداست، بیش از ۱۰۰ سال است که وجود دارند. آنها کمی شبیه به یک باتری، با آند، کاتد و الکترولیت کار میکنند، اما به جای گرفتن الکتریسیته از منابع شیمیایی، با باکتریهایی کار میکنند که به طور طبیعی الکترونها را به رساناهای مجاور اهدا میکنند.
این پیل سوختی تازه اختراع شده برای تولید انرژی به میکروبهای طبیعی موجود در خاک که در همه جا حاضر هستند، متکی است.
این دستگاه که از خاک نیرو میگیرد، جایگزین مناسبی برای باتریهای حسگرهای زیرزمینی است که برای کشاورزی دقیق استفاده میشوند.
پیل سوختی میکروبی(MFC) یا پیل سوختی بیولوژیکی یک سیستم بیوالکتروشیمیایی است که با تقلید از فعالیت باکتریها که در طبیعت انجام میشود، جریان الکتریکی تولید میکند. سلول سوختی میکروبی نوعی از سیستم سلولهای سوختی بیوالکروشیمیایی است که جریان الکتریکی را با منحرف کردن الکترونهای تولید شده از اکسیداسیون میکروبی ترکیبات کاهش یافته(که با نام سوخت یا اهداکننده الکترون نیز شناخته میشود) بر روی آند به ترکیبات اکسیدکننده(که به عامل اکسیدکننده یا قبول کننده الکترون نیز معروف است) بر روی کاتد از طریق یک مدار الکتریکی خارجی تولید میکند.
پیلهای سوختی را میتوان به دو دسته کلی «با واسطه و بدون واسطه» تقسیم کرد. اولین پیلهای سوختی که در اوایل قرن بیستم به نمایش درآمدند، از یک واسطه استفاده کردند که یک ماده شیمیایی بود که الکترونها را از باکتریهای موجود در سلول به آند منتقل میکند. پیلهای سوختی بدون واسطه در دهه ۱۹۷۰ ظهور کردند. در این نوع پیل سوختی، باکتریها معمولاً دارای پروتئینهای فعال الکتروشیمیایی مانند سیتوکرومها بر روی غشای خارجی خود هستند که میتوانند الکترونها را مستقیماً به آند منتقل کنند.
پژوهشگران دانشگاه نورث وسترن دوام پیل سوختی قدرتمند خود را خاطرنشان میکنند و توانایی آن را در مقاومت در برابر شرایط مختلف محیطی از جمله خاک خشک و مناطق مستعد سیل نشان دادهاند.
موضوع تاکنون تامین آب و اکسیژن آنها در حالی که در خاک مدفون شدهاند، بوده است. بیل ین، فارغ التحصیل دانشگاه نورث وسترن و سرپرست این پروژه میگوید: اگرچه این دستگاهها بیش از یک قرن است که به عنوان یک مفهوم وجود داشتهاند، اما عملکرد نامطمئن و توان خروجی کم آنها تلاشها برای استفاده عملی از آنها را به ویژه در شرایط کم رطوبت متوقف کرده بود.
بنابراین این تیم شروع به ایجاد چندین طرح جدید با هدف دسترسی مداوم سلولها به اکسیژن و آب کرد و با طرحی به شکل کارتریج که به صورت عمودی روی یک دیسک افقی قرار دارد، به موفقیت دست یافتند.
آند نمدی کربن دیسکی شکل به صورت افقی در پایین دستگاه قرار دارد و در اعماق خاک میرود، جایی که میتواند الکترونها را در حالی که میکروبها خاک را تجزیه میکنند، جذب کند.
در همین حال، کاتد فلزی رسانا به صورت عمودی در بالای آند قرار دارد. بنابراین قسمت پایین به اندازه کافی به عمق میرود که به رطوبت خاک عمیق دسترسی داشته باشد، در حالی که قسمت بالایی همسطح با سطح زمین قرار میگیرد و یک شکاف هوای تازه در تمام طول الکترود میگذرد و یک کلاهک محافظ در بالا مانع از ریزش خاک و زباله میشود و دسترسی کاتد به اکسیژن را قطع میکند. بخشی از کاتد نیز با یک ماده عایق آب پوشانده شده است، به طوری که هنگام حضور آب، هنوز یک بخش آبگریز از کاتد در تماس با اکسیژن است تا پیل سوختی کار کند.
پژوهشگران از مواد ضد آب بر روی سطح کاتد استفاده کردند که به آن اجازه میدهد در هنگام سیلاب نیز کار کند و خشک شدن تدریجی پس از غوطهوری در آب را تضمین میکند.
جورج ولز، نویسنده ارشد این مطالعه میگوید: این میکروبها همه جا هستند. آنها در حال حاضر در همه جا در خاک زندگی میکنند و ما میتوانیم از سیستمهای مهندسی شده بسیار ساده برای گرفتن برق از آنها استفاده کنیم. ما قرار نیست کل شهرها را با این انرژی تامین کنیم، اما میتوانیم مقادیر بسیار کمی از انرژی را برای سوخترسانی به کاربردهای لازم و کممصرف جذب کنیم.
ضمن اینکه مواد شیمیایی باقی مانده از باتریها میتوانند به طور بالقوه به خاک نفوذ کنند. در حالی که این فناوری جدید یک جایگزین سازگار با محیط زیست است که از نگرانیهای زیست محیطی مرتبط با اجزای خطرناک باتریها میکاهد و قابل احتراق نیز نیست.
این طرح در آزمایش به طور مداوم در سطوح مختلف رطوبت خاک، از کاملاً در آب فرو رفته تا نسبتا خشک، موفق عمل کرد و به طور متوسط، حدود ۶۸ برابر بیشتر از آنچه که حسگرهای آن برای کارکردن نیاز دارند، انرژی تولید کرد. همچنین آنقدر قوی بود که از تغییرات شدید رطوبت خاک جان سالم به در برد.
مانند سایر منابع تولید برق بلندمدت مانند باتریهای الماس بتاولتائیک که با استفاده از زبالههای هستهای ساخته میشوند، میزان برق تولید شده در اینجا برای راهاندازی یک خودرو یا تامین انرژی یک گوشی هوشمند نیست، بلکه بیشتر برای تامین انرژی حسگرهای کوچک استفاده میشود که میتوانند در طولانی مدت بدون نیاز به تعویض منظم باتری کار کنند.
علاوه بر این، پژوهشگران حسگر خاک را به یک آنتن کوچک وصل کردند تا امکان ارتباط بیسیم را فراهم کند. این کار به پیل سوختی اجازه داد تا با انعکاس سیگنالهای فرکانس رادیویی موجود، دادهها را به یک ایستگاه نزدیک منتقل کند.
قابل توجه است که این پیل سوختی خاکی با ضریب ۱۲۰ درصد عملکرد بهتری از فناوری مشابه دارد.
بیل ین میگوید: اگر آیندهای را با تریلیونها دستگاه تصور کنیم، نمیتوانیم همه آنها را از لیتیوم، فلزات سنگین و سمومی که برای محیط زیست خطرناک هستند بسازیم. ما باید جایگزینهایی پیدا کنیم که بتوانند مقادیر کم انرژی را برای تامین انرژی یک شبکه غیرمتمرکز از دستگاهها فراهم کنند. ما در جستجوی راه حل، به سلولهای سوختی میکروبی خاک روی آوردیم که از میکروبهای ویژه برای تجزیه خاک و استفاده از آن مقدار کم انرژی استفاده میکنند. تا زمانی که کربن آلی در خاک وجود داشته باشد تا میکروبها تجزیه شوند، سلول سوختی ما به طور بالقوه میتواند دوام بیاورد.
بنابراین، حسگرهایی مانند این میتوانند برای کشاورزانی که به دنبال نظارت بر عناصر مختلف خاک شامل رطوبت، مواد مغذی، آلایندهها و غیره هستند، شود و برای استفاده از یک رویکرد کشاورزی دقیق مبتنی بر فناوری بسیار مفید باشد. بنابراین اگر چندین دستگاه از این نوع را در اطراف مزرعه خود قرار دهید، آنها میتوانند سالها و شاید حتی چندین دهه برای شما داده تولید کنند.
گفتنی است که طبق گفته تیم تحقیقاتی، تمام اجزای این دستگاه را میتوان از فروشگاههای سخت افزاری خریداری کرد. بنابراین هیچ مشکلی در زنجیره تامین یا مواد برای تجاریسازی گسترده این محصول وجود ندارد.
منبع: خبر آنلاین
کشف خیره کننده دانشمندان درباره یونها همه را شگفت زده کرد
ارزانترین باتری مادامالعمر دنیا کشف شد+عکس
بزرگترین فروچاله زیرآبی دنیا که باعث انقراض دایناسورها شد+عکس
پشمک کیهانی که از غول منظومه شمسی هم بزرگتر است+عکس
چطور با گوشی خود بفهمیم که ما را ردیابی میکنند؟
مشوقهایی برای اضافه تدریس معلمان در نظر گرفتهایم/تعیین تکلیف داوطلبان آموزگاری تا تیر
آغاز آزمون استخدامی دبیری و هنر آموزی از فردا
معرفی نامزدهای جایزه شعر بهاران
کتاب تازه امین فقیری در نمایشگاه کتاب
اختتامیه رویداد ستفاتک در جهاددانشگاهی اصفهان
روایت کتابها از موسیقی؛ لطف مفخّم تا مضراب
اتمام سنجشسلامت نوآموزان تاپایان اردیبهشت/هنوز۳۰ درصد نوآموزان برای سنجش مراجعه نکردهاند
جزییات برگزاری امتحانات پایان نیم سال دوم پیام نور اعلام شد
آزمون صلاحیت بالینی پزشکی در دانشگاه های علوم پزشکی برگزار شد
ضوابط جدید ارزشیابی مدارک مقاطع داروسازی خارج از کشور اعلام شد
قیمت غذای دانشجویی تا مهرماه افزایشی ندارد
قبل از بحرانی شدن اعتراضات دانشجویی اطلاع رسانی کنید
ایجاد و بازسازی ۱۰۰۰ هنرستان تا پایان برنامه هفتم توسعه
توصیههایی به دانشآموزان برای حضور در آزمونهای نهایی؛ از موارد ممنوعه تا نحوه درج پاسخها
۲۰ درصد سوالات امتحانی دشوار است/ اخذ آزمون مجدد از افراد مشکوک
دانشگاهها برای افزایش بهرهوری به میدان بیایند
جزییات ثبت نام پذیرفته شدگان بدون آزمون رشتههای ارشد اعلام شد
فهرست ۶۷۳ دانشگاه برتر جوان در رتبهبندی تایمز منتشر شد
زمان اعلام نتایج اولیه آزمون کارشناسیارشد دانشگاه معارف اسلامی
قدیمی ترین عینک فروشی تهران
جزئیات پوشش بیمه ای در عینک سازی ها
پاسخ وکیل به آیا قانون تجارت تغییر میکند؟
قنات در سرزمین قنوت و قناعت - استان یزد
تحقق اقتصاد مقاومتی دانش بنیان و مردم پایه توسط اساتید بسیجی
پرداخت حقوق معلمان خرید خدمات و حقالتدریس به روز شد
رونمایی ۱۵ کتاب با موضوع اهلبیت به زبانهای اروپایی و آفریقایی در نمایشگاه کتاب
نسل جوان آمریکایی به حاکمیت معترض است/اعتراضات دانشجویی ادامه خواهد داشت
دانشگاه تهران میزبان اجلاس رؤسای دانشگاهها شد
بدهی آموزش و پرورش به فرهنگیان بابت پاداش پایان خدمت ۱۴۰۲/ معوقاتی که تا اسفند پارسال تسویه شد
مسئولان از پیشرفتهای علمی پشتیبانی کنند
استفاده ۱۳۹هزار دانشجو از بن اعتباری خرید کتاب از نمایشگاه
۴۶ دانشگاه ایران در میان برترین دانشگاه های جوان
پشتپرده برگزاری آزمونهای کشوری ششمیها و نهمیها/ برگزاری آزمون شفاهیفارسی در مقطع ابتدایی
خبر خوش برای متقاضیان رشته پزشکی/ گام بلند دانشگاههای ایران در ارتقای جایگاه جهانی
تشکیل دبیرخانه دائمی صنایع و خانه صنعت در معاونت پژوهش و فنآوری دانشگاه تهران
سامانه him نمونه بهرهوری درون دانشگاهی علوم پزشکی شهید بهشتی است
کاهش نگران کننده دانشجویان دانشگاههای غیردولتی
نخستین بیانیه مد موقر شیراز منتشر شد
مسؤولیت امتحانات نهایی از سال آینده با سازمان ملی سنجش خواهد بود
غیرانتفاعیها بیشترین حذف کد رشته را در آمایش آموزش عالی داشتند
مشارکت ۳۰هزار استاد و کارمند دانشگاه در ارزیابی موسسات غیرانتفاعی
استخدام یک روزه اساتید در دانشگاههای غیرانتفاعی
نوجوانان با «هفتخوان» به استقبال بزرگداشت فردوسی میروند
تأکید وزیر علوم بر رعایت اخلاق دیپلماسی علمی در پذیرش دانشجویان بینالملل
ساخت و تحویل ۷۰۰۰ مدرسه در دولت سیزدهم
آیین بزرگداشت ۱۷۵۷ سال سنت آموزش عالی در ایران ۸ خرداد برگزار میشود
۱۰ خرداد؛ برگزاری سومین کنگره شهدای دانشگاه آزاد
اعطای مالکیت ۱۴۰۰ واحد مسکونی به اعضای هیات علمی و کارکنان دانشگاه علامه
کارت آزمون استخدامی رشته شغل دبیری و هنرآموز منتشر شد
المپیاد علمی دانشجویان فرصتی برای اصلاح نگاه و تفکر علمی است
کارت شرکت در آزمون انتخاب سردفتر اسناد رسمی سال ۱۴۰۳ منتشر شد
وزیر سابق علوم: شهریههای دانشگاههای غیرانتفاعی کفاف هزینههای دانشگاه را نمیدهد
لزوم مدیریت رشتههای یک بار پذیرش در دانشگاههای غیردولتی و غیرانتفاعی همانند دانشگاه آزاد
ایجاد دو آزمایشگاه تخصصی برای توسعه میادین نفتی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر
شناسایی ۸۷۴ هزار بازمانده از تحصیل با کد ملی/ بازگشت این افراد به تحصیل امکانپذیر است
نظارت وزارت کشور بر تامین «امنیت» حوزههای آزمونهای نهایی/ همکاری فراجا و آتشنشانی
نماد سنت آموزش عالی در ایران در دانشگاه تهران رونمایی شد
ارائه مهلت جدید ثبت نام آزمون دکتری تخصصی داروسازی
نتایج پذیرش بدون کنکور دانشگاه تهران اعلام شد
دانشجویان یونانی شب گذشته در حمایت از فلسطین تظاهرات برپا کردند
تحصیل ۸ درصد دانشجویان کل کشور در دانشگاههای غیردولتی/صدور مجوز دانشگاه علوم پزشکی غیرانتفاعی
ترجمه ماجرای زندگی و آثار الیور استون منتشر شد
حضور نمایندگان دانشگاه سن پترزبورگ روسیه در دانشگاه صنعتی شریف
حافظ» جلوتر از همه شاعران و نویسندگان ایرانی!
مناظره با گزاره «مداخله دولت در حوزه نشر از هر جهت زیانبار است» با حضور دو گروه از دانشگاههای الزهرا و تهران، در سیوپنجمین نمایشگاه بینالمللی کتاب تهران برگزار شد.
دستگاهها برای کمک به آموزش و پرورش فراتر از سخن گام بردارند
امروز؛ آخرین مهلت ثبتنام دانشجویان در المپیاد ورزشهای فناورانه
دانشکده رسانه فارس دانشجو میپذیرد
آغاز توزیع کارت آزمون استخدامی آموزش و پرورش از امروز
۱۰۷۳ مدرسه کانکسی بالای ۱۰ دانشآموز تا مهر امسال ساماندهی میشوند
نحوه انتخاب موضوعات پایان نامه برای پذیرش دانشجوی استاد محور
پرونده چهارمین مسابقه خودنویس در نمایشگاه کتاب تهران بسته میشود
بزرگداشت فردوسی در تماشاخانه مهر حوزه هنری برگزار میشود
نیاز سالانه سازمان نوسازی مدارس به ۱۶۸ هزار میلیاردتومان اعتبار/ساخت ۲۰۰ مدرسه بزرگ در سال جاری
تقدیر وزیر علوم از شیمیدانها / درخواست کمک برای دانشجویان علوم پایه/ تحقیر کمدین یهودی
چطور شد که شفق قطبی در ایران دیده شد؟ +عکس
کاسبی عجیب و پرسود چند ایرانی در آمازون+عکس
چطور با گوشی خود بفهمیم که ما را ردیابی میکنند؟
استور بازی موبایل ایکس باکس در تابستان از راه میرسد
ترفند مخفیانه و زشت اپل در فروش یکی از محصولاتش لو رفت+عکس
اپل برای ساخت و پخش تبلیغات زشتاش عذرخواهی کرد
به روزرسانی طوفانی واتساپ تغییرات اساسی در ظاهرش ایجاد کرد+عکس
بزرگترین فروچاله زیرآبی دنیا که باعث انقراض دایناسورها شد+عکس
هوش مصنوعی قرار است انسانها را نابود کند؟
تصویر ناسا از شفق قطبی بر فراز لهستان پربازدید شد+عکس
ارزانترین باتری مادامالعمر دنیا کشف شد+عکس
کشف خیره کننده دانشمندان درباره یونها همه را شگفت زده کرد
زاکربرگ میخواهد این شبکه معروف خبری را بخرد
اشتباه بیسابقه گوگل سالمندان را سردرگم کرد
نحوه انتخاب موضوعات پایان نامه برای پذیرش دانشجوی استاد محور
تمام اقدامات برای دستیاران پزشکی/ از افزایش حقوق تا بورسیه تحصیلی
شفق قطبی برای اولین بار در ایران هم دیده شد+عکس
آغاز توزیع کارت آزمون استخدامی آموزش و پرورش از امروز
راهنمای عملی آزمونهای نهایی دوره دوم متوسطه نظری منتشر شد
نحوه برگزاری امتحانات نهایی و تصحیح اوراق دانشآموزان اعلام شد
دو خبر خوش وزیر علوم برای جامعه دانشگاهی اعلام شد
پذیرش ۲۶ هزار دانشجوی دکتری در دانشگاهها/ نحوه محاسبه نمره دکتری
تولیدات دانشگاهها نظم دنیا را تغییر داده است
سوپرآلیاژ انقلابی ناسا شروع به کار کرد
حضور نمایندگان دانشگاه سن پترزبورگ روسیه در دانشگاه صنعتی شریف
دانشجویان یونانی شب گذشته در حمایت از فلسطین تظاهرات برپا کردند
ارائه مهلت جدید ثبت نام آزمون دکتری تخصصی داروسازی
آیین بزرگداشت ۱۷۵۷ سال سنت آموزش عالی در ایران ۸ خرداد برگزار میشود
راهاندازی ۱۰۰ واحد مسکونی متاهلی برای دانشجویان و کارکنان دانشگاه علوم پزشکی تهران
دانشجویان در شش محور در کرسیهای آزاد اندیشی با هم رقابت میکنند
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.