Солтүстік-Батыс университетінің зерттеушілері топырақтағы микробтардың көмегімен электр энергиясын өндіретін жаңа отын элементін жасап шығарды. Кітап көлеміндей бұл құрылғы топырақтағы органикалық заттардың микроорганизмдер арқылы ыдырау процесін пайдаланып, аз мөлшерде энергия өндіреді.

Қолданылуы мен артықшылықтары

Жүйе дәл егіншілік пен экологиялық мониторингте қолданылатын жер асты датчиктерін қуаттандыруға арналған. Бұл құрылғы дәстүрлі батареяларға балама бола алады, себебі батареялар құрамында улы және оңай тұтанатын материалдар бар, күрделі жеткізу тізбектеріне тәуелді және электрондық қалдықтардың көбеюіне себеп болады.

Сынақ кезінде отын элементі топырақ ылғалдылығын өлшейтін және жануарлардың қозғалысын бақылауға мүмкіндік беретін датчиктерді сәтті қуаттандырды. Құрылғыда деректерді сымсыз жіберу үшін шағын антенна қолданылады, ол бар радиожиілік сигналдарын шағылыстырып, энергия тұтынуды азайтады.

Сенімділік пен тиімділік

Құрылғы әртүрлі жағдайда — құрғақтан бастап су басқан топыраққа дейін — тұрақты жұмыс көрсетті және ұқсас жүйелермен салыстырғанда шамамен 120% ұзақ энергия беруді қамтамасыз етті.

Технологиялық ерекшеліктері

Микробтық отын элементтері (МӨЭ) батареяға ұқсас жұмыс істейді, бірақ химиялық реакциялар орнына табиғи түрде электрондар бөлетін бактерияларды пайдаланады. Электрондар жүйе арқылы өтіп, электр тогын тудырады. Бұл микробтар топырақта кең таралған, сондықтан аз қуатты қолданбалар үшін қарапайым инженерлік шешімдер арқылы электр энергиясын алуға мүмкіндік береді.

Дәл егіншілік топырақтың жағдайын — ылғалдылық, қоректік заттар мен ластаушыларды — үнемі бақылау үшін үлкен датчиктер желісін қажет етеді. Алайда мұндай датчиктерді қуаттандыру қиын: батареялар жиі ауыстыруды талап етеді, ал күн панельдері ластануға және күн сәулесінің жетіспеуіне байланысты сенімсіз.

Құрылымы мен инновациялары

Сенімділік пен қуат мәселелерін шешу үшін зерттеушілер тобы екі жыл бойы түрлі құрылымдарды сынады. Серпіліс геометрияны өзгерту арқылы қол жеткізілді: көміртекті киізден жасалған анод топырақ астына көлденең орналастырылып, өткізгіш металдан жасалған катод жер бетіне тік қойылады. Мұндай құрылым тұрақты оттегі ағынын қамтамасыз етіп, тіпті құрғақ жағдайда да ылғалдылықты сақтайды. Су өткізбейтін жабын катодтың су басқанда да жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, ал тік орналасуы су кеткеннен кейін тез кебуіне ықпал етеді.

Соңғы прототип әртүрлі жағдайда жақсы нәтиже көрсетіп, датчиктерді қуаттандыруға қажетті мөлшерден 68 есе көп энергия өндірді.

Болашағы мен әрі қарай дамуы

Зерттеу жарияланғаннан бері микробтық отын элементтеріне қызығушылық артып келеді. Қазіргі уақытта тиімділікті, тұрақтылықты арттыру және материалдарды жақсарту, соның ішінде қоршаған ортаға әсерді азайту үшін биоыдырайтын құрылымдар жасау бағытында жұмыстар жүргізілуде. Жүйенің барлық бөліктерін шаруашылық дүкендерінен табылатын қарапайым материалдардан жасауға болады. Сондай-ақ, күрделі жеткізу тізбектерін және даулы минералдарды пайдалануды болдырмау үшін толық биоыдырайтын нұсқалар әзірленуде.

Бұл технология ірі жүйелерді қуаттандыруға арналмаған, бірақ ауыл шаруашылығында, экологиялық мониторингте және дамып келе жатқан Заттар интернетінде аз қуатты құрылғыларды қолдауда маңызды рөл атқара алады.

---

Негізгі тұстар:

• Топырақ микробтарын пайдаланып электр энергиясын өндіретін жаңа отын элементі жасалды.
• Жүйе топырақ ылғалдылығын және қозғалысты немесе жанасуды бақылайтын жер асты датчиктерін қуаттандыра алады.
• Құрылғы құрғақ топырақтан бастап толық су басқан ортаға дейін әртүрлі жағдайда жұмысын жалғастырады.
• Бұл технология дәл егіншілікке арналған датчиктер үшін батареяларға экологиялық таза балама бола алады.