Исследователи запитывают микропроцессор водорослями, светом и водой

Исследователи из Кембриджского университета добились впечатляющего результата в области микропроцессоров. Команда использовала широко распространенный вид водорослей для запитки микропроцессора в течение года, и они сделали это только с помощью окружающего света и воды. Новая система может стать надежным и возобновляемым методом запитки небольших устройств.

Исследование было опубликовано в журнале Energy & Environmental Science.

Запитка небольшой системы водорослями

Система сопоставима по размеру с батареей типа AA и состоит из вида нетоксичных водорослей, известных как Synechocystis. Эти водоросли естественным образом собирают энергию от солнца через процесс фотосинтеза, который генерирует крошечный электрический ток, взаимодействующий с алюминиевым электродом. Это позволяет водорослям запитывать микропроцессор.

Система изготовлена из недорогих и в основном перерабатываемых материалов, что означает, что ее можно повторить сотни тысяч раз и запитать многие небольшие устройства в Интернете вещей (IoT). Согласно команде, эта система может быть использована в автономных ситуациях или удаленных местах, используя небольшие количества энергии.

Профессор Кристофер Хау из департамента биохимии Кембриджского университета является старшим автором статьи.

“Растущий Интернет вещей требует все большего количества энергии, и мы думаем, что это должно прийти из систем, которые могут генерировать энергию, а не просто хранить ее, как батареи”, – сказал профессор Хау. “Наше фотосинтетическое устройство не разряжается так, как батарея, потому что оно постоянно использует свет в качестве источника энергии.”

Создание и тестирование системы

Эксперимент, проведенный командой, использовал устройство для запитки микропроцессора Arm Cortex M0+, часто используемого в устройствах IoT. Работая в домашних условиях и полупроводниковых условиях при естественном свете и связанных с ним колебаниях температуры, исследователи смогли получить солидные результаты после шести месяцев непрерывного производства энергии.

Доктор Паоло Бомбелли из департамента биохимии Кембриджского университета является первым автором статьи.

“Мы были впечатлены тем, как последовательно система работала в течение длительного периода времени – мы думали, что она может остановиться после нескольких недель, но она просто продолжала работать”, – сказал доктор Бомбелли.

Конкретный вид водорослей, используемых для системы, не требует кормления, поскольку он создает свою собственную пищу в фотосинтезе. Даже если фотосинтез требует света, устройство может производить энергию в периоды темноты. Согласно команде, это может быть потому, что водоросли обрабатывают часть своей пищи в условиях без света, что помогает им продолжать генерировать электрический ток.

Поскольку запитка триллионов устройств IoT с помощью литий-ионных батарей является высоко нецелесообразной, а традиционные фотогальванические устройства изготавливаются с использованием опасных материалов, которые наносят вред окружающей среде, новое развитие может иметь большое значение для области.

Исследование было совместной работой между университетом и Arm, которая является ведущей компанией в области проектирования микропроцессоров. Arm Research была ответственна за разработку тестового чипа Arm Cortex M0+, сборку платы и настройку облачного интерфейса сбора данных в экспериментах.