Ученые разработали фотоэлектрический элемент, который вырабатывает энергию, используя фотосинтез сине-зеленых водорослей. Данная система, работающая исключительно на свете и воде, не требует подзарядки и способна обеспечивать питание микропроцессора в течение года.
Британские ученые из Кембриджского университета применили цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, для обеспечения постоянного питания микропроцессора на протяжении года. Созданная ими система использует исключительно свет и воду и способна служить надежным и возобновляемым энергоблоком для маломощных устройств.
Фотоэлектрический элемент по размеру сопоставим с обычной батарейкой типа AA и включает в себя сине-зеленые водоросли Synechocystis, растения поглощают энергию Солнца с помощью фотосинтеза. Этот процесс создает незначительный электрический ток, который взаимодействует с алюминиевым электродом и используется для питания микропроцессора. Разработка представлена в журнале Energy & Environmental Science.
Конструкция предполагает использование доступных и многоразовых компонентов, что облегчает ее воспроизведение для питания большого числа устройств в контексте интернета вещей – сети, объединяющей физические объекты, оснащенные средствами и технологиями для обмена данными и взаимодействия. Устройства интернета вещей характеризуются низким энергопотреблением, однако в сеть входит колоссальное число устройств – от носимых гаджетов до датчиков температуры. Предполагается, что к 2035 году их количество достигнет одного триллиона, что создаст потребность в значительном количестве портативных источников питания.
Использование литий-ионных аккумуляторов для питания таких устройств было бы непрактичным и нереальным, так как это потребовало бы в три раза превышающее годовую мировую добычу количество лития. Производство обычных фотоэлектрических систем связано с применением опасных веществ, которые негативно влияют на экологию и здоровье людей.
Для питания микропроцессора Arm Cortex M0+, который часто используется в устройствах интернета вещей, в ходе эксперимента использовали новое устройство. Его тестирование проводилось в условиях, имитирующих домашнюю обстановку и полуоткрытые пространства, при естественном освещении и перепадах температуры, которые возникали в течение года.
Устройство не подвержено разрядке, поскольку использует свет для получения энергии. Несмотря на то, что световая фаза фотосинтеза нуждается в освещении, оно продолжает генерировать энергию и в темное время суток, когда происходит вторая, темновая фаза фотосинтеза. Разработчики считают, что их система будет особенно эффективна в местах, удаленных от электросети, или там, где даже незначительное количество энергии может быть очень востребовано.