蓝绿藻

微处理器使用藻类电池供电6个月

图片来源:Dreamstime

一个微处理器已经连续供电了一年,只使用蓝藻在环境光和水中生存。

该项目背后的剑桥大学研究人员认为,他们的发明在未来可以作为一种可靠的、可再生的方式为小型设备供电。

整个系统的大小与AA电池相当,包含一种名为聚囊藻(Synechocystis)的无毒藻类,可以通过光合作用自然地从太阳中获取能量。

产生的微小电流与铝电极相互作用,为微处理器提供动力。

该系统由普通、廉价且大部分可回收的材料制成,这意味着它可以轻松复制数十万次,为大量小型设备提供动力,作为物联网(IoT)的一部分。

研究人员认为,在离网情况或偏远地区,少量电力可能非常有益,这可能是最有用的。

低分辨率铝阳极微型装置

图片来源:Paolo Bombelli

“不断发展的物联网需要越来越多的电力,我们认为这将必须来自能够产生能源的系统,而不是像电池那样简单地存储能源,”该论文的联合高级作者克里斯托弗·豪教授说。

“我们的光合作用装置不会像电池那样消耗能量,因为它一直在使用光作为能量来源。”

在实验中,该装置被用于驱动Arm Cortex M0+,这是一个广泛应用于物联网设备的微处理器。它在家庭环境和半户外条件下运行,在自然光线和相关的温度波动下,实现了6个月的连续发电。

这篇论文的第一作者保罗·邦贝利博士说:“我们对这种系统在很长一段时间内持续工作的能力印象深刻——我们本以为它可能会在几周后停止,但它还是继续工作。”

藻类不需要喂食,因为它在光合作用时自己创造食物。尽管光合作用需要光,但该设备甚至可以在黑暗时期继续发电。研究人员认为,这是因为藻类在没有光的情况下处理一些食物,并继续产生电流。

目前有数十亿的物联网设备,从智能手表到温度传感器,都使用低功耗芯片,只需要少量的能源运行。到2035年,这一数字预计将增长到一万亿,这需要大量的便携式能源。

研究人员表示,用锂离子电池为数万亿IoT设备供电是不切实际的:这将需要比全球每年生产的锂多三倍。传统的光伏设备是用有害的材料制造的,对环境有不利影响。

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