CientĂficos de la Universidad Northwestern crearon una pila de combustible de bolsillo que recolecta la energĂa creada por los microbios del suelo, tanto hĂşmedo como seco, con un rendimiento rĂ©cord.
Esta tecnologĂa, totalmente alimentada por el suelo y del tamaño aproximado de un libro de bolsillo, podrĂa alimentar sensores subterráneos utilizados en agricultura de precisiĂłn e infraestructuras verdes.
TambiĂ©n podrĂa ser una alternativa sostenible a las baterĂas, que contienen sustancias quĂmicas tĂłxicas e inflamables que tienen efectos negativos en el medio ambiente y contribuyen a la basura electrĂłnica.
Nueva pila de combustible
Los investigadores probaron una nueva pila de combustible utilizándola para alimentar sensores que medĂan la humedad del suelo y detectaban el tacto, una capacidad que podrĂa ser valiosa para rastrear animales de paso.
Además, equiparon el sensor con una antena diminuta que permitĂa la comunicaciĂłn inalámbrica y la transmisiĂłn de datos a una estaciĂłn base cercana reflejando las señales de radiofrecuencia existentes. La pila de combustible funcionaba tanto en seco como en mojado y su potencia superaba en un 120% la de tecnologĂas similares.
En los últimos años, los agricultores han adoptado la agricultura de precisión para mejorar el rendimiento de sus cosechas. Este enfoque se basa en medir con precisión los niveles de humedad, nutrientes y contaminantes del suelo para tomar decisiones informadas que puedan mejorar la salud de los cultivos. Sin embargo, esto requiere una red amplia y dispersa de dispositivos electrónicos que puedan recoger continuamente datos medioambientales.
Cosechar energĂa del suelo
Para superar este reto, investigadores como Wells, Yen y sus colaboradores han estado explorando la posibilidad de cosechar energĂa del entorno existente. Yen explicĂł que potencialmente podrĂan cosechar energĂa del suelo que los agricultores ya están controlando.
Yen y su equipo se embarcaron en un viaje de dos años para desarrollar una MFC práctica y fiable basada en el suelo. Crearon y compararon cuatro versiones diferentes. Recopilaron nueve meses de datos sobre el rendimiento de cada diseño y, por Ăşltimo, probaron el prototipo con mejor rendimiento en un jardĂn exterior. El secreto de su Ă©xito fue su geometrĂa, que diferĂa del diseño tradicional.
En lugar de un ánodo y un cátodo paralelos, la pila de combustible ganadora utilizaba un diseño perpendicular, con el ánodo hecho de fieltro de carbono y el cátodo de un metal conductor inerte. Este diseño funcionó bien tanto en entornos secos como encharcados.
El dispositivo tiene un diseño vertical para garantizar que el extremo superior quede a ras de la superficie del suelo. Este dispositivo tiene una tapa impresa en 3D en la parte superior para evitar que caigan residuos en su interior y un orificio en la parte superior para permitir un flujo de aire constante.
El extremo inferior del cátodo permanece bajo la superficie para mantenerse hidratado gracias a la humedad del suelo circundante. Está recubierto de un material impermeabilizante que le permite respirar durante una inundaciĂłn. El dispositivo genera 68 veces más energĂa de la necesaria para hacer funcionar sus sensores y puede soportar grandes cambios en la humedad del suelo.
SegĂşn los investigadores, todos los componentes de su MFC de suelo pueden adquirirse en una ferreterĂa local. A continuaciĂłn, tienen previsto desarrollar una MFC basada en el suelo y fabricada con materiales totalmente biodegradables. Ambos diseños evitan las complicadas cadenas de suministro y los minerales conflictivos.
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