计算机科学家展示了细菌如何为低功率传感器提供燃料加州 大学圣地亚哥分校学分：Pixabay/CC0 公共领域加利福尼亚大学圣地亚哥分校的计算机科学家正在展示如何利用土壤微生物为低功率传感器提供燃料。这为微生物燃料电池 (MFC) 开辟了新的可能性，它可以为土壤水化传感器和其他设备提供动力。由计算机科学与工程系 (CSE) 助理教授 Pat Pannuto 和博士 Gabriel Marcano 领导。与 Pannuto 合作的学生，这项研究今天在第一届计算机机械协会 (ACM)无功率和低功率物联网研讨会上发表。

“我们最直接的应用是在农业环境中，试图创建闭环控制。首先用于浇水，但最终用于施肥和处理：感应硝酸盐、氮、磷、钾。这可以帮助我们了解如何限制径流和其他影响，”该研究的资深作者 Pannuto 说，他是题为“土壤能量？微生物燃料电池能为非平凡传感器供电吗？”的研究的资深作者。

电流传感器通常由电池或小型太阳能或风力发电机供电，但这会产生其他问题。电池必须定期更换，地上发电机很容易被犁或其他机械损坏。

MFC 是独立的，无需地上基础设施和定期维护，并且可以与管道下方的传感器一起掩埋。最终，可生物降解的燃料电池和相关的电路可能会消失，从而减轻检索失效传感器的需要。

“在某些情况下，我们将这些传感器放置在生态敏感的栖息地以监测环境，”Pannuto 说。“我们不想因为留下一堆人而使问题变得更糟。”学分：加州大学圣地亚哥分校为万物互联提供动力

Pannuto 于 2019 年加入计算机科学与工程学院，专门研究嵌入式系统以及如何在物理世界中部署计算。

“我的很多研究都着眼于能量清除，这是本文的用武之地，以及远程和低功耗通信，”Pannuto 说。“我们将如何支持最终的万物互联？”

虽然所有微生物都能产生能量——并且几乎可以在任何随机的少量污垢中找到——但研究人员对一个叫做地杆菌的厌氧细菌家族特别感兴趣。

“这些已被用于减少土壤中的铀和重金属毒性，”马尔卡诺说。“最近的研究表明，它们在发电方面相当多产。”虽然目前的论文是在加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院计算机科学与工程系内部完成的，但它是加州大学圣克鲁兹分校的 Colleen Josephson 和西北大学的 Josiah Hester、Weitao Shuai 和 George Wells 的更大项目的一部分.

除了农场监测外，研究人员还与湿地保护组织合作。统一的主题是支持在缺乏支持基础设施的领域进行长期测量。

虽然 MFC 不会为任何需要大量能源的东西提供动力，但它们确实提供了巨大的潜力来支持被动监测系统并为农场和湿地提供增强的数据。

Pannuto 说：“我们短期内不会让手机离开土壤，但我们可以收集到足够的能量，每天启动几次数据包。” “我们可以仅利用泥土中的可用能量来开发监测基础设施。”