Vědci napájí mikroprocesor řasami, světlem a vodou

Vědci z Univerzity v Cambridgi dosáhli působivého úspěchu v oblasti mikroprocesorů. Tým použil běžný druh řas k napájení mikroprocesoru po dobu jednoho roku a podařilo se jim to pouze pomocí okolního světla a vody. Tento nový systém by mohl být spolehlivou a obnovitelnou metodou pro napájení malých zařízení.

Výzkum byl zveřejněn v časopise Energy & Environmental Science.

Napájení malého systému řasami

Systém je srovnatelný s velikostí baterie AA a skládá se z typu netoxických řas známých jako Synechocystis. Tyto řasy přirozeně získávají energii ze slunce prostřednictvím procesu fotosyntézy, který generuje malý elektrický proud, který interaguje s hliníkovým elektrodou. To umožňuje řasám napájet mikroprocesor.

Systém je vyroben z levných a většinou recyklovatelných materiálů, což znamená, že jej lze replikovat stovky tisíckrát a napájet mnoho malých zařízení v rámci Internetu věcí (IoT). Podle týmu by tento systém mohl být použit v situacích bez připojení k síti nebo v odlehlých lokalitách, využívajících malé množství energie.

Profesor Christopher Howe z oddělení biochemie Univerzity v Cambridgi je hlavním autorem článku.

“Rostoucí Internet věcí potřebuje stále více energie a myslíme si, že tato energie bude muset pocházet ze systémů, které dokáží generovat energii, spíše než ji pouze uchovávat, jako baterie,” řekl profesor Howe. “Naše fotosyntetické zařízení se nevybíjí, protože neustále využívá světlo jako zdroj energie.”

Konstrukce a testování systému

Experiment provedený týmem použil zařízení k napájení procesoru Arm Cortex M0+, který se často používá v zařízeních IoT. Provoz v domácím prostředí a polovenkovních podmínkách pod přirozeným světlem a souvisejícími teplotními fluktuacemi se výzkumníkům podařilo získat solidní výsledky po šesti měsících nepřetržité výroby energie.

Dr. Paolo Bombelli z oddělení biochemie Univerzity v Cambridgi je prvním autorem článku.

“Byli jsme překvapeni, jak konzistentně systém fungoval po dlouhou dobu – mysleli jsme si, že by mohl přestat fungovat po několika týdnech, ale prostě pokračoval,” řekl Dr. Bombelli.

Konkrétní typ řas použitý pro systém nevyžaduje krmení, protože si vytváří vlastní potravu během fotosyntézy. Přestože fotosyntéza vyžaduje světlo, zařízení je schopné produkovat energii během období tmy. Podle týmu by to mohlo být způsobeno tím, že řasy zpracovávají část své potravy v podmínkách bez světla, což jim pomáhá pokračovat ve generování elektrického proudu.

Protože napájení bilionů zařízení IoT lithiovými bateriemi je vysoce nepraktické a tradiční fotovoltaické zařízení jsou vyrobena z nebezpečných materiálů, které poškozují životní prostředí, tento nový vývoj by mohl mít velké důsledky pro toto odvětví.

Výzkum byl spoluprací mezi univerzitou a Arm, která je vedoucí společností v oblasti návrhu mikroprocesorů. Arm Research byl zodpovědný za vývoj testovacího čipu Arm Cortex M0+, sestavení desky a nastavení rozhraní pro sběr dat v experimentech.