Дослідники живлять мікропроцесор водоростями, світлом і водою

Дослідники з Університету Кембриджа досягли вражаючого результату в галузі мікропроцесорної техніки. Команда використала поширений вид водоростей, щоб живити мікропроцесор безперервно протягом року, і вони зробили це лише за допомогою навколишнього світла та води. Нова система може бути надійним і відновлюваним методом живлення малих пристроїв.

Дослідження було опубліковано в журналі Energy & Environmental Science.

Живлення малих систем водоростями

Система порівнянна за розміром з батареєю типу AA, і вона складається з типу нетоксичних водоростей, відомих як Synechocystis. Ці водорості природним чином добувають енергію від сонця через процес фотосинтезу, який генерує маленький електричний струм, що взаємодіє з алюмінієвим електродом. Це дозволяє водоростям живити мікропроцесор.

Система складається з дешевих і здебільшого переробних матеріалів, що означає, що її можна повторити сотні тисяч разів і живити багатьма малими пристроями в Інтернеті речей (IoT). За словами команди, ця система може бути використана в умовах відсутності мережі або в віддалених місцях, використовуючи маленькі кількості енергії.

Професор Крістофер Хау з кафедри біохімії Університету Кембриджа є старшим автором статті.

“Розвиток Інтернету речей потребує все більшої кількості енергії, і ми вважаємо, що це буде потрібно з систем, які можуть генерувати енергію, а не просто зберігати її, як батареї,” сказав професор Хау. “Наш фотосинтетичний пристрій не розряджається так, як батарея, оскільки він постійно використовує світло як джерело енергії.”

Конструювання та тестування системи

Експеримент, проведений командою, використовував пристрій для живлення мікропроцесора Arm Cortex M0+, який часто використовується в пристроях IoT. Працюючи в домашніх умовах і напіввідкритих умовах під природнім світлом і температурами, дослідники змогли отримати солідні результати після шести місяців безперервної генерації енергії.

Доктор Паоло Бомбеллі з кафедри біохімії Університету Кембриджа є першим автором статті.

“Ми були вражені тим, як послідовно система працювала протягом довгого періоду часу – ми думали, що вона зупиниться після декількох тижнів, але вона просто продовжувала працювати,” сказав доктор Бомбеллі.

Конкретний тип водоростей, використаний для системи, не потребує живлення, оскільки він створює自己的 їжу в процесі фотосинтезу. Навіть якщо фотосинтез потребує світла, пристрій能够 генерувати енергію під час періодів темряви. За словами команди, це може бути тому, що водорості обробляють деяку свою їжу в умовах відсутності світла, що допомагає їм продовжувати генерувати електричний струм.

Оскільки живлення трильйонів пристроїв IoT літій-іонними батареями є дуже непрактичним, а традиційні фотогальванічні пристрої виготовляються з використанням небезпечних матеріалів, які шкодять довкіллю, новий розвиток може мати великі наслідки для галузі.

Дослідження було проведено у співробітництві з університетом і компанією Arm, яка є лідером у галузі мікропроцесорного дизайну. Дослідження Arm було відповідальним за розробку тестового чипа Arm Cortex M0+, будівництво плати і налаштування інтерфейсу збору даних в хмарі в експериментах.