Et team af forskere fra Northwestern University i Chicago, USA, har demonstreret en fungerende mikrobiel brændselscelle, der høster strøm, når mikrober nedbryder snavs i jorden. Cellen kan teoretisk levere strøm i årevis – muligvis endda i årtier.
Bevares, mængden af strøm, der genereres er ikke stor nok til at drive hverken en bil eller en smartphone. Til gengæld kan cellen forsyne små sensorer med energi, så de kan fungere i årevis uden at kræve regelmæssige batteriskift.
Således kan sensorer som disse eksempelvis være praktiske for landmænd, der ønsker at overvåge forskellige jordelementer – fugt, næringsstoffer, forurenende stoffer – til teknologidrevet præcisionslandbrug.
“Hvis vi forestiller os en fremtid med billioner af disse sensorer, kan vi ikke bygge hver enkelt af dem af lithium, tungmetaller og toksiner, der er farlige for miljøet,” siger projektleder Bill Yen.
“Vi er nødt til at finde alternativer, der kan levere lave mængder energi til at drive et decentraliseret netværk af enheder. I en søgen efter løsninger har vi kigget på mikrobielle brændselsceller, som bruger specielle mikrober til at nedbryde jord og bruger den lave mængde energi til at drive sensorer. Så længe der er organisk kulstof i jorden, som mikroberne kan nedbryde, kan brændselscellen potentielt holde evigt.”
Under en test fik den nye brændselscelle til opgave at forsyne både en sensor og en trådløs radio [til at sende data] med energi. Det viste sig her, at cellen kunne levere 68 gange mere strøm, end det krævede at holde sensor og radio kørende.
Nyt design løser udfordring
Mikrobielle brændselsceller har eksisteret i mere end 100 år. De fungerer lidt som et batteri, med en anode, katode og elektrolyt – men i stedet for at trække elektricitet fra kemiske kilder, arbejder de med bakterier, der naturligt donerer elektroner til nærliggende ledere, mens de “æder” af jorden.
Problemet har indtil videre været at holde dem forsynet med vand og ilt, mens de er begravet i jorden. Men det problem har forskerne fra Northwestern løst ved at lave et anderledes design, hvor anoden og katoden er vinkelrette på hinanden. Ydermere er der indbygget et hul (beskyttet af en hætte) i toppen af enheden, der løber til et luftkammer omkring katoden. Dette sikrer en ensartet forsyning af ilt.
