藻类系统“变身”可再生生物光伏电池

2022-05-13 20:29:04   编辑:元琦琼
导读英国研究人员使用广泛存在的蓝绿藻为微处理器供电一年,只使用环境光和水。该系统有可靠和可再生的小型设备潜力。这项研究最近发表在《能源

英国研究人员使用广泛存在的蓝绿藻为微处理器供电一年,只使用环境光和水。该系统有可靠和可再生的小型设备潜力。这项研究最近发表在《能源与环境科学》杂志上。

该系统的大小相当于AA电池,含有一种无毒藻类,称为集胞藻,可以通过光合作用自然地从太阳中获取能量。它产生的微电流与铝电极相互作用,用于为微处理器供电。

该系统由普通、廉价和大多数可回收材料制成。这意味着它可以很容易地复制数十万次,作为物联网的一部分,为大量的小型设备供电。研究人员说,它是离开网络或偏远地区最有用的,在这些地方有少量的电力可能有很大的好处。

不断增长的物联网需要越来越多的电力,英国剑桥大学生物化学系的克里斯多福教授说。我们认为这必须来自一个能够产生能量的系统,而不是像电池一样简单地储存能量。这种光合作用不会像电池那样耗尽电量,因为它经常使用光作为能量。

在实验中,该设备被证明可以广泛用于为物联网设备的微处理器供电。物联网是一个庞大而不断增长的电子设备网络。每个设备只使用少量电力通过互联网收集和共享实时数据。数十亿台设备使用低成本的计算机芯片和无线网络成为网络的一部分,从智能手表到电站的温度传感器。到2035年,这一数字预计将增加到1万亿台设备,这需要大量便携式能源。

研究人员还解释了为什么该设备可以在自然光和相关温度波动的家庭环境或半室外条件下运行。藻类不需要喂养,当光合作用时,它们会产生自己的食物。虽然光合作用需要光,但该设备甚至可以在黑暗环境中继续发电,因为藻类将继续处理一些没有光的食物,这将继续产生电流。

事实上,物联网供电的复杂性远远超出了人们的想象。许多现有的解决方案不再适用:首先,使用锂离子电池为数万亿物联网设备供电被认为是不现实的,因为它需要的锂是全球年产量的三倍;其次,传统光伏设备在制造材料方面存在争议;此外,物联网用电可能不仅具有非常广泛的输入范围,而且保持高效率,不会使系统过热。在这种情况下,科学家们将注意力转向了藻类光伏电池,这可能不是主流解决方案,但它可以最大限度地提高长期使用的性能,并将损失降至最低,带来更多的选择。

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