Система водорослей «превращается» в возобновляемые биофотоэлектрические элементы

Британские исследователи в течение года использовали широко распространенные сине-зеленые водоросли для питания микропроцессоров, используя только окружающий свет и воду. Система имеет потенциал для надежного и регенеративного питания небольших устройств. Исследование было недавно опубликовано в журнале Energy and Environmental Science.

Система размером с батарейку типа АА содержит нетоксичные водоросли Synechocystis, которые естественным образом собирают энергию солнца посредством фотосинтеза, производя крошечные электрические токи, которые взаимодействуют с алюминиевыми электродами и используются для питания микропроцессора.

Система изготовлена ​​из обычных, недорогих и в основном пригодных для повторного использования материалов. Это означает, что его можно легко воспроизвести сотни тысяч раз для питания множества небольших устройств в рамках Интернета вещей. Исследователи говорят, что это наиболее полезно в автономных ситуациях или в отдаленных районах, где небольшое количество электроэнергии может принести большую пользу.

Соавтор статьи, профессор Кристофер Хоу, кафедра биохимии Кембриджского университета, Великобритания, сказал: «Растущий Интернет вещей требует все больше и больше электроэнергии, и мы думаем, что это должно исходить от систем, которые могут генерировать энергию. а не что-то вроде: Он хранит энергию так же легко, как батарея». И это фотосинтетическое устройство не разряжается, как батарея, потому что оно постоянно использует свет в качестве источника энергии.

В экспериментах было подтверждено, что устройство широко используется для питания микропроцессоров в устройствах IoT. Интернет вещей — это большая и постоянно растущая сеть электронных устройств, каждое из которых потребляет лишь небольшое количество электроэнергии, собирая данные в режиме реального времени и обмениваясь ими через Интернет. Используя недорогие компьютерные чипы и беспроводные сети, 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, требующих огромного количества портативной энергии.

Исследователи также объясняют, почему устройство может работать в домашних условиях или в полуоткрытых условиях при естественном освещении и связанных с ним колебаниях температуры. Водоросли не нужно кормить, они производят себе пищу во время фотосинтеза, и хотя для фотосинтеза требуется свет, устройство может продолжать генерировать электричество даже в темноте, потому что водоросли продолжают перерабатывать пищу в отсутствие света. продолжает генерировать ток. Репортер Чжан Менгран

Сложность электроснабжения IoT на самом деле выходит далеко за рамки человеческого воображения. Многие из существующих решений больше не применимы: во-первых, использование литий-ионных аккумуляторов для питания триллионов IoT-устройств было сочтено нецелесообразным, поскольку для этого требуется в три раза больше лития, чем ежегодно производится в мире; во-вторых, у традиционных фотоэлектрических устройств также есть дискуссионные вопросы с материалами изготовления; а использование энергии IoT может потребовать очень широкого диапазона входного сигнала при сохранении высокой эффективности без перегрева системы. В этом случае ученые обратили свое внимание на фотоэлектрические элементы из водорослей, которые, возможно, не обязательно станут основным решением, но предоставляют больше возможностей для максимизации производительности при долгосрочном использовании при минимальных потерях.