Исследователи использовали широко распространенные виды сине-зеленых водорослей для непрерывной работы микропроцессора в течение года (и это число продолжается), используя только окружающий свет и воду. Их система может стать надежным и возобновляемым способом питания небольших устройств.
Система, сравнимая по размеру с батареей типа АА, содержит тип нетоксичных водорослей под названием Synechocystis , которые естественным образом собирают энергию солнца посредством фотосинтеза. Слабый электрический ток, который это генерирует, затем взаимодействует с алюминиевым электродом и используется для питания микропроцессора.
Система изготовлена из обычных, недорогих и в значительной степени пригодных для повторного использования материалов . Это означает, что его можно легко воспроизвести сотни тысяч раз для питания большого количества небольших устройств в рамках Интернета вещей. Исследователи говорят, что это, вероятно, будет наиболее полезным в ситуациях вне сети или в удаленных местах , где небольшое количество энергии может быть очень полезным.
«Растущий Интернет вещей нуждается во все большем количестве энергии, и мы думаем, что это должно исходить от систем, которые могут генерировать энергию, а не просто хранить ее, как батареи», — сказал профессор Кристофер Хоу с кафедры биохимии Кембриджского университета. совместный старший автор статьи.
Он добавил: «Наше фотосинтетическое устройство не разряжается так, как батарея, потому что оно постоянно использует свет в качестве источника энергии».
В эксперименте устройство использовалось для питания Arm Cortex M0+ — микропроцессора, широко используемого в устройствах Интернета вещей. Он работал в домашних условиях и полуоткрытых условиях при естественном освещении и связанных с ним колебаниях температуры, и после шести месяцев непрерывной выработки электроэнергии результаты были представлены для публикации.
Исследование опубликовано сегодня в журнале Energy & Environmental Science.
«Мы были впечатлены тем, насколько последовательно система работала в течение длительного периода времени — мы думали, что она может остановиться через несколько недель, но она просто продолжала работать», — сказал доктор Паоло Бомбелли с кафедры биохимии Кембриджского университета, первый автор исследования. бумага.
Водоросли не нуждаются в питании, потому что они сами создают себе пищу в процессе фотосинтеза. И несмотря на то, что для фотосинтеза требуется свет, устройство может продолжать вырабатывать энергию даже в темное время суток. Исследователи считают, что это связано с тем, что водоросли перерабатывают часть своей пищи, когда нет света, и это продолжает генерировать электрический ток.
Интернет вещей — это обширная и растущая сеть электронных устройств, каждое из которых потребляет лишь небольшое количество энергии, которые собирают и обмениваются данными в режиме реального времени через Интернет. Используя недорогие компьютерные чипы и беспроводные сети , многие миллиарды устройств являются частью этой сети — от умных часов до датчиков температуры на электростанциях . Ожидается, что к 2035 году эта цифра вырастет до одного триллиона устройств, требующих огромного количества портативных источников энергии.
Исследователи говорят, что питать триллионы устройств Интернета вещей с помощью литий-ионных аккумуляторов было бы нецелесообразно: для этого потребуется в три раза больше лития, чем ежегодно производится в мире. А традиционные фотоэлектрические устройства изготавливаются с использованием опасных материалов , оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Работа была результатом сотрудничества между Кембриджским университетом и компанией Arm, занимающейся разработкой микропроцессоров. Arm Research разработала сверхэффективный тестовый чип Arm Cortex M0+, построила плату и настроила облачный интерфейс для сбора данных, представленный в экспериментах.
