นักวิจัยใช้藻และแสงเพื่อขับเคลื่อนไมโครโปรเซสเซอร์

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์บรรลุผลสำเร็จที่น่าประทับใจในด้านไมโครโปรเซสเซอร์ ทีมงานใช้藻ที่แพร่หลายชนิดหนึ่งเพื่อขับเคลื่อนไมโครโปรเซสเซอร์ต่อเนื่องเป็นเวลาหนึ่งปี โดยใช้เพียงแสงแอมเบียนต์และน้ำเท่านั้น ระบบใหม่นี้อาจเป็นวิธีการที่เชื่อถือได้และยั่งยืนสำหรับขับเคลื่อนอุปกรณ์ขนาดเล็ก

การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารEnergy & Environmental Science.

ขับเคลื่อนระบบขนาดเล็กด้วย藻

ระบบมีขนาดเทียบเท่ากับแบตเตอรี่ AA และประกอบด้วย藻ที่ไม่เป็นพิษชนิดหนึ่งเรียกว่าSynechocystis藻ชนิดนี้เก็บเกี่ยวพลังงานจากดวงอาทิตย์ผ่านกระบวนการ фотอสินเทซิส ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่โต้ตอบกับอิเล็กโทรดอลูมิเนียม ทำให้藻สามารถขับเคลื่อนไมโครโปรเซสเซอร์ได้

ระบบถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่ไม่แพงและสามารถนำมาใช้ใหม่ส่วนใหญ่ หมายความว่าสามารถทำซ้ำได้หลายแสนครั้งและขับเคลื่อนอุปกรณ์ขนาดเล็กหลายตัวภายในอินเทอร์เน็ตของสิ่ง (IoT) ตามทีมงาน ระบบนี้สามารถใช้ในสถานการณ์ที่ไม่มีไฟฟ้าหรือที่ห่างไกล โดยใช้พลังงานขนาดเล็ก

ศาสตราจารย์ Christopher Howe จากภาควิชาเคมีของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เป็นนักวิจัยหลักของงานวิจัย

“อินเทอร์เน็ตของสิ่งต้องการพลังงานมากขึ้นเรื่อยๆ และเราคิดว่านี่จะต้องมาจากระบบที่สามารถสร้างพลังงานได้ ไม่ใช่แค่เก็บพลังงานอย่างแบตเตอรี่” ศาสตราจารย์ Howe กล่าว “อุปกรณ์ фотอสินเทซิสของเราทำงานไม่เหมือนแบตเตอรี่เพราะใช้แสงแอมเบียนต์เป็นแหล่งพลังงาน”

การก่อสร้างและทดสอบระบบ

การทดลองที่ทีมงานทำใช้อุปกรณ์เพื่อขับเคลื่อน Arm Cortex M0+ ไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ IoT การทำงานใน环境ที่เป็นมิตรและภายนอกในเงื่อนไขธรรมชาติภายใต้แสงแอมเบียนต์และอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป นักวิจัยสามารถสร้างผลลัพธ์ที่มั่นคงหลังจากการผลิตพลังงานต่อเนื่องเป็นเวลา 6 เดือน

ดร. Paolo Bombelli จากภาควิชาเคมีของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เป็นนักวิจัยหลักของงานวิจัย

“เราตื่นเต้นกับผลลัพธ์ที่ระบบทำงานต่อเนื่องเป็นเวลานาน — เราคิดว่ามันอาจหยุดหลังจากไม่กี่สัปดาห์ แต่มันทำงานต่อไป” ดร. Bombelli กล่าว

ชนิด藻ที่ใช้ในระบบไม่ต้องการอาหารเพราะสามารถสร้างอาหารเองผ่านกระบวนการ фотอสินเทซิส แม้ว่ากระบวนการนี้ต้องการแสง แต่อุปกรณ์สามารถผลิตพลังงานในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงได้ ตามทีมงาน สิ่งนี้อาจเป็นเพราะ藻สามารถประมวลผลอาหารบางส่วนในเงื่อนไขที่ไม่มีแสง ซึ่งช่วยให้มันสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้

เนื่องจากการขับเคลื่อนอุปกรณ์ IoT หลายล้านตัวด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนนั้นไม่เหมาะสม และอุปกรณ์ fotovoltaic แบบดั้งเดิมทำจากวัสดุที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม การพัฒนานี้อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อด้านนี้

การวิจัยนี้เป็นการร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยและ Arm ซึ่งเป็นบริษัทชั้นนำในการออกแบบไมโครโปรเซสเซอร์ Arm Research รับผิดชอบในการพัฒนา Arm Cortex M0+ ทดสอบชิป การสร้างบอร์ด และการตั้งค่า界面คลาวด์สำหรับการรวบรวมข้อมูลใน实验