Вычисления на основе водорослей
Ученые использовали многочисленные виды сине-зеленых водорослей для непрерывного питания микропроцессора в течение года, и это число продолжается, используя только окружающий свет и воду. Их система имеет потенциал в качестве надежного и возобновляемого способа питания небольших электронных устройств.
Система, сравнимая по размеру с батареей типа АА, содержит тип нетоксичных водорослей, называемых синхронный Он естественным образом собирает энергию солнца посредством фотосинтеза. Затем генерируемый им небольшой электрический ток взаимодействует с алюминиевым электродом и используется для питания микропроцессора.
«Наш фотосинтетический аппарат работает не так, как батарея, потому что он постоянно использует свет в качестве источника энергии». — Крис Хоу
Система изготовлена из обычных, недорогих и в основном пригодных для повторного использования материалов. Это означает, что его можно легко повторить 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 электроэнергии может быть наиболее полезным.
«Растущий Интернет вещей требует все большего количества энергии, и мы считаем, что это должно исходить от систем, которые могут генерировать энергию, а не хранить ее, как батареи», — сказал профессор Кристофер Хоу с кафедры биохимии Кембриджского университета. Соавтор статьи.
Он добавил: «Наш фотосинтетический аппарат работает не так, как батарея, потому что он постоянно использует свет в качестве источника энергии».
В эксперименте устройство использовалось для питания Arm Cortex M0+, микропроцессора, широко используемого в устройствах IoT. Они работали 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 было опубликовано в журнале 12 мая 2022 г. Энергетика и науки об окружающей среде.
Доктор Паоло Бомбелли с кафедры биохимии Кембриджского университета, первый автор статьи.
Водоросли не нуждаются в питании, потому что они сами создают себе питание, осуществляя фотосинтез. И хотя для фотосинтеза требуется свет, устройство может продолжать производить энергию 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 очень мало 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 смарт-часов до датчиков температуры на электростанциях. Ожидается, что к 2035 году это число вырастет до одного триллиона устройств, что потребует большого количества портативных источников питания.
Исследователи говорят, что питать триллионы IoT-устройств литий-ионными батареями было бы нецелесообразно: им потребуется в три раза больше лития, чем ежегодно производится во всем мире. Обычные фотоэлектрические устройства изготавливаются с использованием опасных материалов, оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Работа была результатом сотрудничества между Кембриджским университетом и Arm, ведущей фирмой по разработке микропроцессоров. Arm Research разработала сверхэффективный тестовый чип Arm Cortex M0+, изготовила плату и подготовила облачный интерфейс для сбора данных, показанных в экспериментах.
Ссылка: «Питание микропроцессора с помощью фотосинтеза», П. Бомбелли, А. Савант, А. Скарампи, С. Дж. Л. Роуден, Д. Х. Грин, А. Эрбе, Э. Озер и К. Дж. Хоу, 12 мая 2022 г., доступно здесь. Энергетика и науки об окружающей среде.
DOI: 10.1039 / D2EE00233G
Исследование финансировалось Национальным центром инноваций в области биопленок.
«Главный евангелист пива. Первопроходец в области кофе на протяжении всей жизни. Сертифицированный защитник Твиттера. Интернетоголик. Практикующий путешественник».
More Stories
Потрясающий метеоритный дождь осветит ночное небо на выходных
Болезнь потери ткани каменных кораллов меняет экологический баланс коралловых рифов Карибского моря
Метеорный поток Эта Водолей, остатки кометы Галлея, достигнет своего пика в эти выходные. Вот как это увидеть