近期，某研究小組展示了一種非凡的新型發(fā)電方法，這種紙盒大小的裝置可以嵌套在土壤中，只要土壤中有碳，它就能獲取微生物分解泥土?xí)r產(chǎn)生的電能。

微生物燃料電池已有100多年的發(fā)展歷史。它們的工作原理有點(diǎn)像電池，同樣有陽極、陰極和電解質(zhì)，但不是從化學(xué)來源獲取電能，而是利用細(xì)菌在分解土壤時(shí)自然向附近的導(dǎo)體提供電子。

迄今為止，問題一直是如何在埋入泥土的同時(shí)保持水和氧氣的供應(yīng)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人說："雖然MFC作為一個(gè)概念已經(jīng)存在了一個(gè)多世紀(jì)，但其不可靠的性能和低輸出功率阻礙了將其投入實(shí)際應(yīng)用的努力，尤其是在低濕度條件下。"

因此，研究小組開始著手設(shè)計(jì)幾種新的設(shè)計(jì)，目的是讓細(xì)胞能夠持續(xù)獲得氧氣和水--他們成功地設(shè)計(jì)出了一種形狀類似于垂直放置在水平圓盤上的墨盒的設(shè)計(jì)。圓盤狀的碳?xì)株枠O水平放置在設(shè)備底部，深埋在土壤中，當(dāng)微生物消化泥土?xí)r，它可以捕獲電子。

而導(dǎo)電金屬陰極則垂直放置在陽極的頂部。因此，底部埋得足夠深就可以從深層土壤中獲取水分，而頂部則與地表齊平。在電極的整個(gè)長(zhǎng)度上都有一個(gè)通氣間隙，頂部的保護(hù)蓋可以防止灰塵和碎屑掉入，切斷陰極與氧氣的接觸。陰極的一部分還涂有防水材料，這樣當(dāng)洪水泛濫時(shí)，仍有一部分疏水性陰極與氧氣接觸，以保持燃料電池的運(yùn)行。

在測(cè)試中，這種設(shè)計(jì)在不同的土壤濕度條件下都能保持穩(wěn)定的性能，從完全浸沒在水中到土壤中的含水量?jī)H為41%的"有些干燥"。平均而言，它所產(chǎn)生的電量是其板載濕度和觸摸檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行所需電量的68倍，并能通過微型天線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁浇幕尽?/span>

與利用核廢料制造的光伏金剛石電池等其他超長(zhǎng)期發(fā)電能源一樣，這里產(chǎn)生的電量不足以驅(qū)動(dòng)智能手機(jī)，更多的是被設(shè)計(jì)為為小型傳感器供電，這些傳感器可以長(zhǎng)期運(yùn)行，無需定期更換電池。

研究人員說："如果我們想象未來會(huì)有數(shù)萬億個(gè)這樣的設(shè)備，我們就不能用對(duì)環(huán)境有害的鋰、重金屬和毒素來制造每一個(gè)設(shè)備。我們需要找到能夠提供低能量的替代品，為分散的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供電。在尋找解決方案的過程中，我們想到了土壤微生物燃料電池，它利用特殊的微生物分解土壤，并利用這種低能量為傳感器供電。只要土壤中有有機(jī)碳供微生物分解，燃料電池的工作就有可能永遠(yuǎn)持續(xù)下去。"

對(duì)于希望監(jiān)測(cè)各種土壤元素--水分、養(yǎng)分、污染物等--并采用技術(shù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方法的農(nóng)民來說，這樣的傳感器可能會(huì)非常方便。在你的莊園里放上幾十個(gè)這樣的東西，它們就可以在未來幾年甚至幾十年里產(chǎn)生數(shù)據(jù)。

據(jù)研究小組稱，也許最巧妙的地方在于，這種設(shè)計(jì)的所有組件都可以在五金店買到現(xiàn)成的。因此，這項(xiàng)研究與廣泛商業(yè)化之間不存在供應(yīng)鏈或材料問題。