«Батарейка цианобактерий», обеспечивающая бесперебойное питание более полугода, требует только солнечного света и воды.

С февраля 2021 года по август 2021 года компьютерное устройство размещалось у окна дома Паоло Бомбелли, биохимика из Кембриджского университета, но, в отличие от обычного компьютера, приводом этого устройства было не электричество, подаваемое электросетью. , но это батарея из водорослей.

Этот конкретный биофотоэлектрический элемент имеет пластиковый и стальной корпус размером с батарейку типа АА и алюминиевый анод. За выработку электричества отвечает водоросль под названием «Synechocystis sp. PCC 6803» в оболочке, цианобактерия, относящаяся к роду Synechocystis.

Характерной чертой этих цианобактерий является то, что они могут полагаться на фотосинтез для производства в световой период, а когда есть свет, они будут производить избыточные питательные вещества, а когда окружающая среда становится темной, они будут продолжать поддерживать свою работу за счет этих избыточных питательных веществ. .

"Цианобактериальная батарея" подключена к микропроцессору Arm Cortex-M0+. Чрезвычайно малая площадь кремния, низкое энергопотребление и минимальный объем кода позволяют разработчикам достичь 32-битной производительности по цене 8-битной. Сам процессор достаточно энергоэффективен. .

Процессор, запрограммированный на проверку собственной работы после серии вычислений, месяцами подряд использовал цианобактериальное устройство в качестве единственного источника питания. Процессор работает в течение 45 минут, вычисляя последовательные целочисленные суммы для имитации вычислительной нагрузки, требующей 0,3 мкВт мощности; последующие 15 минут в режиме ожидания требуют 0,24 мкВт мощности.

Что касается того, почему «цианобактериальная батарея» вырабатывает электрический ток, у исследовательской группы, в которую входит Паоло Бомбелли, есть две гипотезы: одна — «электрохимическая модель», в которой микроорганизмы создают подходящие условия для анодирования алюминия или высвобождают электроны, а затем генерируют электричество; Одной из них является «биоэлектрохимическая модель», в которой сами цианобактерии генерируют электроны, и электроны переносятся на алюминиевый анод через бактериальную мембрану, тем самым генерируя электрический ток.

Поскольку исследователи обнаружили, что алюминиевый анод существенно не изменился в ходе эксперимента, считается, что «биоэлектрохимическая модель» более вероятна. То есть ток производят сами цианобактерии.

Хотя процессор не требовал много энергии, «цианобактериальная батарея» также поддерживала его без потери мощности в течение шести месяцев эксперимента, а при отключении микропроцессора после эксперимента цианобактерии также продолжали вырабатывать электроэнергию.

Микропроцессор Arm Cortex M0+ имеет широкий спектр применений: от процессоров в IoT, искусственном интеллекте или машинном обучении до датчиков в носимых устройствах…

Конечно, «цианобактериальные батареи» не могут обеспечить большую мощность, но у них есть «полезное место» в сценариях, требующих небольшого количества энергии, например, в датчиках или зарядке мобильных телефонов. Для жителей сельской местности или стран с низким уровнем доходов это может быть еще одним источником электроэнергии.

Что еще более важно, простая структура и экологически устойчивые характеристики этой батареи на биологической основе обеспечивают новое направление развития электричества без необходимости в таких ресурсах, как редкоземельные элементы и литий, которые сегодня сталкиваются с кризисом нехватки в большинстве источников питания. до тех пор, как солнечный свет И вода, он непрерывно вырабатывает электричество на источнике энергии.

#Добро пожаловать на официальный аккаунт Айфанер в WeChat: Айфанер (WeChat: ifanr), в ближайшее время вам будет представлен более интересный контент.

Love Faner | Исходная ссылка · Просмотреть комментарии · Sina Weibo