1 月 16 日消息，西北大学的研究团队展示了一种非凡的发电方法，他们研制了一种放在土壤中的微型装置，可收集微生物分解污垢时产生的能量，只要土壤中有碳元素，这种装置就能运转下去。

据了解，“微生物燃料电池”技术其实已有超过百年的历史，其工作原理与电池类似，拥有阳极、阴极和电解液，但不同之处在于，它不是从化学物质中汲取电能，而是利用细菌在分解土壤时自然释放的电子，通过导体转化为电能。

然而，传统的微生物燃料电池一直面临着两个难题：一是埋在土壤中难以持续供给水和氧气；二是输出功率较低，性能不稳定。“虽然微生物燃料电池的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一直阻碍了其实际应用，尤其是在低湿度条件下，”西北大学校友、该项目负责人 Bill Yen 表示。

西北大学的研究团队针对这些难题进行了优化设计，最终成功开发出一种新型的微生物燃料电池，形状类似于一个垂直放置的墨盒，底部由碳毡制成的阳极埋入土壤深处，收集微生物分解有机物产生的电子，位于上方的金属阴极则通过巧妙的设计既能接触土壤深处的水分，又能与地表空气保持接触，保证氧气供应。

测试表明，这种新型微生物燃料电池在不同土壤湿度条件下都能稳定工作，即使在土壤含水量仅为 41% 的“干燥”环境下也能持续发电，平均而言，其产生的电量是其运行内部湿度和触摸检测系统以及通过微型天线向附近基站传输数据所需电量的 68 倍。

虽然这种装置产生的电量无法直接驱动汽车或手机，但它非常适合为微型传感器提供长期的电力供应，从而实现“无电池化”运行。

“如果未来有数万亿这样的装置被部署，我们绝对不能使用会污染环境的锂、重金属和有毒物质，”项目负责人 Bill Yen 表示，“我们需要寻找替代方案，用微量的能源来支持分布式传感器网络。土壤微生物燃料电池正是这样的选择，只要土壤中有有机碳，它就能源源不断地为传感器供电。”

这些传感器可以帮助农民监测土壤的各种元素，如水分、营养成分、污染物等，实现技术驱动的精准农业。在田间放置几十个这样的装置，就可以持续多年产生数据。

值得一提的是，研究团队表示，这种新型微生物燃料电池的所有部件都可以在五金商店买到，不存在供应链或材料方面的限制，可以实现大规模商业化。