Vad händer
Kontext
Idag drivs de flesta sensorer under havsytan av vanliga batterier. När batteriet tar slut måste utrustningen bärgas och bytas, vilket är dyrt och krångligt. Projektet vid Michigan Tech vill ta bort det problemet genom att låta utrustningen tillverka sin egen elektricitet på plats, av organiskt material som redan finns i vattnet.
Arbetet ingår i ett program från den amerikanska försvarsforskningsmyndigheten DARPA, kallat BLUE. Målet är system som tankar sig själva och kan ligga ute länge. Tekniken kan användas till sensorer för marint försvar, till mätning av djurvandringar och vattenmiljö, och till nätverk som lyssnar på ljud under ytan.
Bränslecellerna bygger på en enkel princip: bakterier flyttar elektroner när de bryter ner näring. I cellen vandrar elektronerna mellan två poler, en anod och en katod, och det blir en elektrisk ström som går att använda. Liknande celler används redan i avloppsverk, där det finns gott om organiskt material.
I havet är förhållandena svårare. Vattnet innehåller mycket mindre organiskt material än ett avloppsverk, och det är dessutom syrerikt, vilket stör bakteriernas process. Lösningen blev att fylla rörformade celler med kornigt aktivt kol. Materialet samlar ihop det organiska materialet och ger bakterierna en yta att fästa på, så att de kan fortsätta skapa elektricitet även när det finns mycket syre runt omkring.
Forskarlaget har redan provat tekniken i verkligheten:
- En 30 dagar lång nedsänkning i Chesapeake Bay, där prototyperna fortsatte ge elektricitet under hela tiden.
- Tester i Galveston Bay, där tre av fyra enheter gav elektricitet under vattnet.
De nyare versionerna är byggda som moduler som går att stapla, var och en med egen pump och styrkort. Forskarna har också tagit fram modeller, byggda på satellitdata och mätningar på plats, för att räkna ut var i världens kustområden cellerna skulle kunna ge tillräckligt med elektricitet. Nästa steg är en större nedsänkning med tio bränsleceller i Chesapeake Bay, för att se hur de fungerar över lång tid och om de kan hålla igång ett helt år.
Vad har det för betydelse
Om sensorer kan tanka sin egen elektricitet ur havet slipper man dyra bärgningar och kan lämna utrustning ute på avlägsna platser i månader eller år. Det öppnar för tätare och billigare övervakning av havsmiljön, av fiskvandringar och av förändringar i ekosystemen — kunskap som idag ofta begränsas av hur länge ett batteri räcker.