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
نشست «سواد بصری در مد و لباس» برگزار میشود
اولین نکوداشت روانشناسان رضوی برگزار می شود
پذیرش دانشجوی دکتری در پژوهشگاهها قانونی است
جزییات برگزاری کنکور مجدد برای داوطلبان سیل زده اعلام شد
کتاب چشمها تنها برای دیدن نیستند منتشر شد
رمان اجتماعی معمایی آفرودیت در نمایشگاه کتاب عرضه میشود
انتشار وضعیت فرهنگی ایران در پیمایش ارزشهای جهانی
آدرخش و رقص فانتومها در نمایشگاه کتاب طنین میاندازد
مهلت ثبت نام پذیرش بدون آزمون کارشناسی ارشد پیام نور تمدید شد
ترقی در علم و دانش کشور مرهون تلاش معلمان و سنگربانان تعلیم و تربیت است
حمایت دانشگاه علوم پزشکی شیراز از بیماران مبتلا به به سلیاک
انتخاب عضو هیات علمی دانشگاه محقق اردبیلی به عنوان استاد نمونه کشوری
رئیس جهاد دانشگاهی کشور وارد گلستان شد
طرح پایش و ارتقای سلامت اعضای جهاد دانشگاهی سلامت محور است
بررسی تاریخ ایران در چهار سده نخستین پس از اسلام
حمایت ۳۷ میلیارد تومانی از طرحهای حوزه اینترنت کوانتومی
کسب رتبه دوم در بین شرکت های بورسی و افزایش فروش و تولید در داروسازی دانا
هدیه ۲ میلیونی وزیر آموزش و پرورش به حساب معلمان واریز شد
جذب امریه سربازی در سازمان جهاد دانشگاهی خواجه نصیر
۱۷۰ دانشجوی نخبه امروز به عمره مفرده اعزام میشوند
کلید اولیه نوبت اول کنکور سراسری سال ۱۴۰۳ منتشر شد
بازبینی مصوبه افزایش ۲۰ درصدی ظرفیت پزشکی شورایعالی انقلاب فرهنگی
جنگنده رادارگریز سوخو ۷۵ روسیه به ایران میآید؟
خودروی جدید که شبیه گربهها ساخته شده است+عکس
خودروهای ایرانی چشم کرهشمالی را گرفت+عکس
بازبینی مصوبه افزایش ۲۰ درصدی ظرفیت پزشکی شورایعالی انقلاب فرهنگی
تمدید مهلت ثبتنام در جشنواره علمی - پژوهشی پژوهشسراهای دانشآموزی
خدمات رایگان دندانپزشکی برای دانشآموزان ۶ تا ۱۴ ساله روستایی
موافقت با افزایش حقالزحمه ساعت اضافه تدریس معلمان
دیدار جمعی از معلمان با رهبر انقلاب در روز چهارشنبه
تصویب نقشه راه اجراییسازی سند تحول بنیادین آموزش و پرورش
کشف ۸ هزار و ۳۰ نفر دانش آموزان بازمانده از تحصیل در استان اصفهان
طحاننظیف: قانون اساسی به کلاسهای درس برده شود
احداث ۵ دهکده جامع ورزشی/ جذب نخبگان در دانشگاه فرهنگیان
تعلیق بودجه دانشگاه فرانسوی به دلیل حمایت از فلسطین
اعزام دو کاروان از دانشجویان بنیاد نخبگان به عمره آغاز شد
حمله خشونتآمیز پلیس نیویورک به دانشجویان حامی فلسطین در کلمبیا
آیین بزرگداشت مقام معلم در دانشگاه اصفهان برگزار شد
ثبتنام پشت کنکوریها جهت ترمیم نمره آغاز شد
دانشگاهیان کشور باید با شبکهسازی به جنبش دانشجویان جهان بپیوندند
برگزاری بیست و دومین نشست شورای عالی اتحادیه دانشگاهها و مراکز پژوهشی ساحلی و دریایی
آزمون مجدد برای کنکوریهای زیرکوه ۲۱ اردیبهشت برگزار میشود
چند دستگاه هیوندای کونا وارد ایران شد+عکس
موشک سنگین آنگارا-آ۵ با موفقیت پرتاب شد+عکس
ستاره نوترونی مرده در کهکشان به صورت ناگهانی زنده شد+عکس
سلاح قدیمی و کوچک اوکراینیها که روسیه را زمین گیر کرد+عکس
سوخوهای روسی که قرار بود به ایران بیایند کجا رفتند؟
تعرفه وحشتناک جیمیل با هوش مصنوعی اعلام شد
علم حکمی؛ لازمه دستیابی به تمدن نوین اسلامی
بازگشت سونی اکسپریا به یک طراحی جدید+عکس
مسئله جدی امروز، زیستجهان مدرن است که راه مقابله فرهنگی با آن، تعامل بیشتر با جوانان است
ناسا به صورت تصادفی مریخ را بمباران کرد
ویژگیهای خاص ساعت گران قیمت گواردیولا+عکس
این پهپاد ایرانی به دشمنان فرصت فرار نمیدهد+عکس
داوطلبان متقلب دستگاههای جاسوسی پیشرفته داشتند/احتمال محرومیت تا ۵ سال
فراخوان ثبت پرسشنامه در بانک اطلاعاتی ابزارهای سنجش سلامت و کیفیت زندگی
دستگیری ۲۵ نفر از داوطلبان متقلب کنکور/ حدود ۱۲ درصد داوطلبان غایب بودند
پذیرش دانشجوی دکتری تخصصی در پژوهشگاه اقیانوسشناسی
برای نگهداشت حرمت معلم بکوشیم
واریزهدیه روز معلم به حساب فرهنگیان؛ امشب/ پرداخت معوقات حقالتدریسها تا ۲ هفته دیگر
چاپ کتابی درباره سکوت و پایبندی در آثار آلبر کامو
مجموعه دفتر یادداشت روزانه داستایوفسکی به چاپ چهارم رسید
سرپرست دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی زابل منصوب شد
وعده صادق نتیجه دانشگاههای ما است
۸۸ هزار داوطلب آزمون دکتری سال ۱۴۰۳ انتخاب رشته کردند
اگر جریان علمی در کنار جریان دفاعی نبود بازدارندگی رقم نمی خورد
گوگل جایگزین یورگن کلوپ سرمربی لیورپول میشود
همه اجساد در خاک این شهر تجزیه نمیشود و سالم میماند+عکس
خودروهای پرنده غول پیکر در آسمان به پرواز درآمدند
کشف تازه از وجود سیاره نهم در منظومه شمسی
اسب سیاه مقابل تلسکوپ جیمز وب نمایان شد+عکس
تصاویر واقعی آیفون۱۶ در توییتر لو رفت+عکس
داخل ساختمانهای عجیب با علامت X در چین چه خبر است؟ +عکس
نکته عجیبی که در تلویزیون ۴K هواوی خبرساز شد
ملاقات ستاره دنباله دار با ماه و مشتری و اورانوس+عکس
چرا رباتها هنوز نتوانستند به گرد پای حیوانات برسند؟
تجلیل از ۶۵ عضو هیات علمی برگزیده/ جوانترین استاد ۴۵ساله و تقدیر از ۶ استاد زن
فرصت عوامل آموزشی و تربیتی مدارس برای ثبت تجربیات خلاقانه و نوآورانه خود تا ۲۰ اردیبهشت
تحویل ۱۰ هزار کلاس درس طی سال جاری در صورت تزریق بودجه
اعتراض دانشجویان در حمایت از مردم بی دفاع غزه
همه اجساد در خاک این شهر تجزیه نمیشود و سالم میماند+عکس
بازگشت سونی اکسپریا به یک طراحی جدید+عکس
سوخوهای روسی که قرار بود به ایران بیایند کجا رفتند؟
این پهپاد ایرانی به دشمنان فرصت فرار نمیدهد+عکس
سلاح قدیمی و کوچک اوکراینیها که روسیه را زمین گیر کرد+عکس
نکته عجیبی که در تلویزیون ۴K هواوی خبرساز شد
رونمایی از برادر فیدلیتی هیبریدی در دو مدل پنج و هفت نفره+عکس
چند دستگاه هیوندای کونا وارد ایران شد+عکس
هشدار اپل درباره این حرکت اشتباه هنگام شارژ آیفون
ویژگیهای خاص ساعت گران قیمت گواردیولا+عکس
رونمایی از موتور ۶ سیلندر ۴۰۰۰ سیسی ساخته محققان ایرانی+عکس
موتور آمونیاک سوز تویوتا با قدرت بیشتر و آلایندگی کمتر
گشودن مقبره فراعنه مساوی با مرگ حتمی؟
گوگل جایگزین یورگن کلوپ سرمربی لیورپول میشود
تغییرات غافل گیرکننده در iOS ۱۸ در راه است
نخبه ۱۲ ساله ایرانی در انجمن هوش مصنوعی شروع به کار کرد+عکس
ملاقات ستاره دنباله دار با ماه و مشتری و اورانوس+عکس
پیکسل 8a گوگل برای گوشی سامسونگ شاخ و شانه کشید
تعرفه وحشتناک جیمیل با هوش مصنوعی اعلام شد
ستاره نوترونی مرده در کهکشان به صورت ناگهانی زنده شد+عکس
داخل ساختمانهای عجیب با علامت X در چین چه خبر است؟ +عکس
خودروهای ایرانی چشم کرهشمالی را گرفت+عکس
برچسب جدیدی که خودرو را در تابستان ۱۰ درجه خنکتر میکند+عکس
فرصت انتخاب رشته داوطلبان آزمون دکتری سال ۱۴۰۳ دوباره تمدید شد
ایمیل حمایتی روسای دانشگاههای ایران به دانشگاههای آمریکا
چگونه از تهران به گرگان برویم؟
کلاسهای دانشگاهها امروز به مدت ۲ ساعت تعطیل شد
تجمع دانشگاهیان دانشگاه تهران درحمایت از خیزش دانشجویان در آمریکا
دانشگاهها در مقابل ظلم و ستم همیشه ایستادهاند
دانشجویان و اساتیدِ ایرانی، حمایت از مردم فلسطین را رسالت اصلی خود بدانند
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.