Ученые создали возобновляемый фотоэлемент на основе водорослей
Использование широко распространенных видов сине-зеленых водорослей позволило создать источник для непрерывного питания микропроцессора в течение года, сообщает команда европейских исследователей в статье «Питание микропроцессора за счет фотосинтеза», опубликованной 12 мая в журнале Energy & Environmental Science.
Новая система электропитания, использующая только свет и воду, может стать надежным возобновляемым источником питания небольших устройств, например, в «умном доме», считают авторы.
Сравнимый по размеру с батареей типа АА, новый источник энергии содержит нетоксичные водоросли Synechocystis, которые в процессе естественного фотосинтеза аккумулируют энергию солнца. Слабый электрический ток, который при этом генерируется, взаимодействует с алюминиевым электродом и использовался исследователями для питания микропроцессора.
Профессор Кристофер Хоу с кафедры биохимии Кембриджского университета, один из старших авторов статьи, пояснил задачу, которую решали исследователи:
«Растущий Интернет вещей нуждается во всё большем количестве энергии, и мы думаем, что это должно исходить от систем, которые могут генерировать энергию, а не просто хранить ее, как батареи. Наше фотосинтетическое устройство не разряжается, как батарея, потому что оно использует свет в качестве источника энергии».
Разработанный учеными источник энергии использовался для питания широко используемого в устройствах Интернета вещей микропроцессора Arm Cortex M0+. Эксперимент проходил как в закрытых домашних условиях, так и полуоткрытых — при естественном освещении и связанных с ним колебаниях температуры.
Водоросли не нуждаются в питании, потому что сами создают себе пищу в процессе фотосинтеза. И хотя для фотосинтеза необходим свет, новое устройство продолжает вырабатывать энергию даже в темное время суток. Ученые считают, что это происходит потому, что водоросли перерабатывают часть своей пищи в отсутствии света, и генерация электрического тока продолжается и в темноте.
Интернет вещей, обширная и быстро растущая сеть электронных устройств, которые собирают и обмениваются данными в режиме реального времени через Интернет. Используя недорогие компьютерные чипы и беспроводные сети, многие миллиарды таких устройств являются частью этой сети, состоящей из умных часов, датчиков температуры и многих других устройств от бытовых, до промышленных.
Каждое из них потребляет лишь небольшое количество энергии, однако, согласно прогнозам, к 2035 году их количество возрастет до одного триллиона устройств, что потребует огромное количество портативных источников энергии.
Исследователи считают, что питать эти триллионы устройств, используя литий-ионные аккумуляторы, нецелесообразно, так как для их изготовления потребуется в три раза больше лития, чем его ежегодно производится в мире.
Что же касается традиционных фотоэлементов, то для их изготовления используются материалы, оказывающие неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Тогда как новый биофотоэлемент был изготовлен из обычных, прочных, недорогих и в значительной степени пригодных для повторного использования материалов, отмечают авторы статьи.
