西北大学（Northwestern University）的一个研究小组展示了一种非凡的新型发电方法，这种纸盒大小的装置可以嵌套在土壤中，只要土壤中有碳，它就能获取微生物分解泥土时产生的电能。微生物燃料电池已有 100 多年的发展历史。它们的工作原理有点像电池，同样有阳极、阴极和电解质，但不是从化学来源获取电能，而是利用细菌在分解土壤时自然向附近的导体提供电子。
迄今为止，问题一直是如何在埋入泥土的同时保持水和氧气的供应。联合国大学校友兼项目负责人比尔-颜（Bill Yen）说："虽然 MFC 作为一个概念已经存在了一个多世纪，但其不可靠的性能和低输出功率阻碍了将其投入实际应用的努力，尤其是在低湿度条件下。 "该设计将一个圆盘状阳极置于底部，而垂直方向的阳极则探向表面 Bill Yen/西北大学 因此，研究小组开始着手设计几种新的设计，目的是让细胞能够持续获得氧气和水--他们成功地设计出了一种形状类似于垂直放置在水平圆盘上的墨盒的设计。圆盘状的碳毡阳极水平放置在设备底部，深埋在土壤中，当微生物消化泥土时，它可以捕获电子。 而导电金属阴极则垂直放置在阳极的顶部。因此，底部埋得足够深就可以从深层土壤中获取水分，而顶部则与地表齐平。在电极的整个长度上都有一个通气间隙，顶部的保护盖可以防止灰尘和碎屑掉入，切断阴极与氧气的接触。阴极的一部分还涂有防水材料，这样当洪水泛滥时，仍有一部分疏水性阴极与氧气接触，以保持燃料电池的运行。 在测试中，这种设计在不同的土壤湿度条件下都能保持稳定的性能，从完全浸没在水中到土壤中的含水量仅为 41%的"有些干燥"。平均而言，它所产生的电量是其板载湿度和触摸检测系统运行所需电量的 68 倍，并能通过微型天线将数据传输到附近的基站。去掉底部圆盘状阳极的清洁和肮脏微生物燃料电池与利用核废料制造的光伏金刚石电池等其他超长期发电能源一样，这里产生的电量不足以驱动智能手机，更多的是被设计为为小型传感器供电，这些传感器可以长期运行，无需定期更换电池。
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发表于 2024-1-17 09:47:37
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