Nowa, niezawodna, odnawialna bateria zasilana algami do zasilania Internetu Rzeczy

Jak wynika z badań opublikowanych w czasopiśmie Energy & Environmental Science, zespołowi naukowców z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wielkiej Brytanii udało się uruchomić mikroprocesor przez cały rok przy użyciu glonów, światła i wody. System jest nadal, a autorzy uważają, że ma potencjał, aby być źródłem energii do zasilania małych urządzeń.

System wykorzystuje nietoksyczne glony zwane Synechocystis, które mogą pozyskiwać energię słoneczną poprzez fotosyntezę. Wygenerowany prąd elektryczny może reagować z elektrodą aluminiową, która jest następnie wykorzystywana do zasilania mikroprocesora.

Ponieważ system wykorzystuje tylko zwykłe i tanie materiały, można go powtarzać tysiące razy, aby zasilać małe urządzenia w ramach Internetu Rzeczy. ten Internet rzeczy – IoT – to rozwijająca się sieć urządzeń elektronicznych z czujnikami, mocą obliczeniową, oprogramowaniem i innymi technologiami do komunikacji z innymi urządzeniami przez Internet – obejmuje to np. telefony komórkowe, smartwatche, a nawet czujniki temperatury w elektrowniach. Istnieją już miliony takich urządzeń, a do 2035 r. liczba ta ma wzrosnąć do biliona, a wiele z nich będzie wymagało przenośnego źródła zasilania. Autorzy sugerują, że takie podejście może być przydatne w lokalizacjach oddalonych lub poza siecią, gdzie małe ilości energii mogą być najkorzystniejsze.

„Rozwijający się Internet Rzeczy potrzebuje coraz większej ilości energii i uważamy, że powinna ona pochodzić z systemów, które mogą generować energię, a nie przechowywać ją jak baterie” – powiedział profesor Christopher Howe z Wydziału Biochemii Uniwersytetu Cambridge. Współautor artykułu. „Nasz aparat fotosyntetyczny nie działa tak, jak bateria, ponieważ stale wykorzystuje światło jako źródło energii”.

W badaniu urządzenie zasilało Arm Cortex M0+, mikroprocesor bardzo popularny w Internecie Rzeczy. Pracowałam w warunkach domowych i pół-zewnętrznych przy użyciu naturalnego światła i narażona na zmiany temperatury. Ma rozmiar baterii AA i jest zbudowany z powszechnych, tanich i w dużej mierze nadających się do recyklingu materiałów.

„Byliśmy pod wrażeniem tego, jak dobrze system działał przez długi czas – myśleliśmy, że może przestać działać po kilku tygodniach, ale nadal działał” – powiedział dr Paolo Bombelli z Wydziału Biochemii Uniwersytetu Cambridge. Autor artykułu.

Co najważniejsze, glony nie muszą się żywić, ponieważ mogą fotosyntetyzować pożywienie. Urządzenie może nadal działać w ciemności, chociaż glony zatrzymają fotosyntezę. Naukowcy uważają, że dzieje się tak dlatego, że glony mogą nadal przetwarzać żywność, gdy nie ma światła, i nadal wytwarzać prąd elektryczny.

Autorzy uważają, że może to być poważna alternatywa dla baterii litowych. Zasilanie bilionów urządzeń bateriami litowymi byłoby prawie niemożliwe: producenci potrzebowaliby trzy razy więcej litu niż obecnie produkuje się na całym świecie. Dodatkowo, PV Urządzenia wykorzystują materiały niebezpieczne, które mają negatywny wpływ na środowisko, co oznacza, że ​​również nie wchodzą w grę.

Bombelli P, Savanth A, Scarampi A, Rowden S, Green D, Erbe A, Årstøl E, Jevremovic I, Hohmann-Marriott M, Trasatti S, Ozer E, Howe C (2022) obsługujący mikroprocesor przez fotosyntezę. Nauki o energii i środowisku, https://doi.org/10.1039/D2EE00233G