Cercetătorii alimentează un microprocesor cu alge, lumină și apă

Cercetătorii de la Universitatea Cambridge au realizat o performanță remarcabilă în domeniul microprocesării. Echipa a utilizat o specie răspândită de alge pentru a alimenta un microprocesor continuu timp de un an, și au făcut acest lucru cu doar lumina ambientală și apă. Noul sistem ar putea fi o metodă fiabilă și regenerabilă pentru alimentarea dispozitivelor mici.

Cercetarea a fost publicată în revista Energy & Environmental Science.

Alimentarea sistemului mic cu alge

Sistemul este comparabil ca mărime cu o baterie AA, și constă dintr-un tip de algă netoxică cunoscută sub numele de Synechocystis. Această algă extrage în mod natural energie din soare prin procesul de fotosinteză, care generează un curent electric mic care interacționează cu un electrod de aluminiu. Acesta este modul în care alga alimentează un microprocesor.

Sistemul este construit din materiale ieftine și în mare parte reciclabile, ceea ce înseamnă că poate fi replicat de sute de mii de ori și poate alimenta multe dispozitive mici din cadrul Internetului Lucrurilor (IoT). Conform echipei, acest sistem ar putea fi utilizat în situații off-grid sau în locații îndepărtate, valorificând cantitățile mici de putere.

Profesorul Christopher Howe de la Departamentul de Biochimie al Universității Cambridge este autorul principal al lucrării.

“Internetul Lucrurilor are nevoie de o cantitate tot mai mare de putere, și credem că aceasta va trebui să vină din sisteme care pot genera energie, și nu doar să o stocheze ca bateriile,” a spus profesorul Howe. “Dispozitivul nostru fotosintetic nu se descarcă așa cum se întâmplă cu o baterie, deoarece utilizează în mod continuu lumina ca sursă de energie.”

Construirea și testarea sistemului

Experimentul realizat de echipă a utilizat dispozitivul pentru a alimenta un Arm Cortex M0+, un microprocesor frecvent utilizat în dispozitivele IoT. Funcționând într-un mediu domestic și semi-în aer liber, în condiții de lumină naturală și fluctuații de temperatură, cercetătorii au putut obține rezultate solide după șase luni de producție de putere continuă.

Dr. Paolo Bombelli de la Departamentul de Biochimie al Universității Cambridge este autorul principal al lucrării.

“Am fost impresionați de modul în care sistemul a funcționat în mod constant timp de o perioadă lungă de timp – am crezut că se va opri după câteva săptămâni, dar a continuat să funcționeze,” a spus dr. Bombelli.

Tipul specific de algă utilizat pentru sistem nu necesită hrană, deoarece creează propria sa hrană prin fotosinteză. Chiar dacă fotosinteza necesită lumină, dispozitivul este capabil să producă putere în perioadele de întuneric. Conform echipei, acest lucru se poate datora faptului că alga procesează o parte din hrana sa în condiții de lipsă de lumină, ceea ce îi permite să continue să genereze un curent electric.

Deoarece alimentarea trilioanelor de dispozitive IoT cu baterii de litiu este foarte impractică, și dispozitivele fotovoltaice tradiționale sunt fabricate utilizând materiale periculoase care dăunează mediului, noua dezvoltare ar putea avea implicații majore pentru domeniu.

Cercetarea a fost o colaborare între universitate și Arm, care este o companie lider în proiectarea microprocesoarelor. Arm Research a fost responsabilă pentru dezvoltarea cipului de test Arm Cortex M0+, construirea plăcii și configurarea interfeței cloud de colectare a datelor în experimente.