KI-Modelle und Plattformen
Forscher betreiben Mikroprozessor mit Algen, Licht und Wasser
Unite.AI zu deinen bevorzugten Quellen auf Google hinzufügen
Forscher der University of Cambridge haben eine bemerkenswerte Leistung auf dem Gebiet der Mikroverarbeitung erzielt. Das Team nutzte eine weit verbreitete Art von Algen, um einen Mikroprozessor kontinuierlich für ein Jahr zu betreiben, und sie taten dies mit nur Umgebungslicht und Wasser. Das neue System könnte eine zuverlässige und erneuerbare Methode für die Stromversorgung kleiner Geräte sein.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht.
Stromversorgung eines kleinen Systems mit Algen
Das System ist etwa so groß wie eine AA-Batterie und besteht aus einer Art nicht giftiger Algen, bekannt als Synechocystis. Diese Algen erzeugen auf natürliche Weise Energie aus der Sonne durch den Prozess der Photosynthese, der einen winzigen elektrischen Strom erzeugt, der mit einer Aluminium-Elektrode interagiert. Dies ermöglicht es den Algen, einen Mikroprozessor zu betreiben.
Das System ist aus preiswerten und größtenteils recycelbaren Materialien aufgebaut, was bedeutet, dass es Hunderttausende von Malen repliziert werden kann und viele kleine Geräte im Internet der Dinge (IoT) betreiben kann. Laut dem Team könnte dieses System in abgelegenen Gebieten oder Situationen ohne Stromversorgung eingesetzt werden, um kleine Mengen an Energie zu nutzen.
Professor Christopher Howe von der Abteilung für Biochemie der University of Cambridge ist der Senior-Autor des Artikels.
“Das wachsende Internet der Dinge benötigt immer mehr Energie, und wir denken, dass diese Energie aus Systemen stammen muss, die Energie erzeugen, anstatt sie nur zu speichern wie Batterien”, sagte Professor Howe. “Unser photosynthetisches Gerät läuft nicht leer wie eine Batterie, weil es kontinuierlich Licht als Energiequelle nutzt.”
Aufbau und Test des Systems
Das Experiment, das das Team durchführte, nutzte das Gerät, um einen Arm Cortex M0+ zu betreiben, einen Mikroprozessor, der oft in IoT-Geräten verwendet wird. In einem häuslichen Umfeld und unter halb-außenbedingungen bei natürlichen Licht- und Temperaturschwankungen konnten die Forscher nach sechs Monaten kontinuierlicher Stromerzeugung solide Ergebnisse erzielen.
Dr. Paolo Bombelli von der Abteilung für Biochemie der University of Cambridge ist der Erstautor des Artikels.
“Wir waren beeindruckt, wie konstant das System über einen langen Zeitraum funktionierte – wir dachten, es würde nach einigen Wochen aufhören, aber es lief einfach weiter”, sagte Dr. Bombelli.
Die spezifische Art von Algen, die für das System verwendet wird, benötigt keine Nahrung, da sie ihre eigene Nahrung durch Photosynthese erzeugt. Obwohl Photosynthese Licht erfordert, kann das Gerät auch bei Dunkelheit Strom erzeugen. Laut dem Team könnte dies daran liegen, dass die Algen einen Teil ihrer Nahrung in lichtlosen Bedingungen verarbeiten, was ihnen hilft, einen elektrischen Strom zu erzeugen.
Da die Stromversorgung von Billionen von IoT-Geräten mit Lithium-Ionen-Batterien sehr unwirtschaftlich ist und herkömmliche photovoltaische Geräte aus gefährlichen Materialien hergestellt werden, die die Umwelt schädigen, könnte diese neue Entwicklung große Auswirkungen auf das Feld haben.
Die Forschung war eine Zusammenarbeit zwischen der Universität und Arm, einem führenden Unternehmen im Bereich des Mikroprozessordesigns. Arm Research war verantwortlich für die Entwicklung des Arm Cortex M0+-Testchips, den Aufbau des Boards und die Einrichtung der Daten-Sammel-Cloud-Schnittstelle in den Experimenten.
