Инженери от Кеймбриджкия университет успяват да захранват микропроцесор в продължение на повече от 6 месеца единствено и само с електричество, генерирано от цианобактерията. Целта на този метод е да предостави ток на най-разнообразни електронни устройства.

„Интернет на нещата (IoT) се развива постоянно и се нуждае от все по-големи количества енергия. Смятаме, че тя ще трябва да идва от системи, които могат да я генерират, а не само да я съхраняват (като батериите например)“, казва биохимикът Кристофър Хау.

За разлика от онази част от интернета, която използваме за туитове и споделяния на клипове в TikTok, Интернет на нещата свързва обекти като перални машини, кафе машини, превозни средства и отдалечени сензори за околната среда.

В някои случаи тези устройства работят на места, отдалечени от електрозахранващите мрежи. Често те се намират в толкова недостъпни региони, че подмяната на техните батерии или ремонтирането на източника им на захранване, е изключително трудно или почти невъзможно.

За технологии, които се нуждаят от съвсем малко електричество, решението е очевидно – те могат да използват енергия от околната среда, да улавят движенията, въглерода, светлината или дори отпадъчната топлина и да ги използват, за да генерират ток.

Фотоволтаичните клетки (слънчевата енергия) са особено популярен вариант, но ако искате ток и през нощта, ще трябва да добавите батерия към вашето устройство. Тя не само че увеличава масата му, но върви ръка за ръка със смесица от потенциално скъпи и дори токсични субстанции.

Създаването на „жив“ енергиен източник, който преобразува материал в околната среда (например метан) в ток, предоставя една по-зелена и по-простичка алтернатива, която няма да загуби ефективността си след залез Слънце. От друга страна обаче, този тип система ще престане да функционира в момента, в който „храната“ ѝ се изчерпи.

Водораслите са своеобразен среден вариант – те могат да функционират и като соларна клетка, и като жива батерия и съответно – да снабдяват постоянно с електричество дадена технология, без да се нуждаят от снабдяване с допълнителна „храна“. Учени вече проучват идеята дали водораслите не биха могли да се използват за захранването на по-големи операции. Същевременно обаче те биха могли да подават енергия и към безброй миниатюрни устройства.

„Нашето фонтосинтентично устройство не се изчерпва като батериите, тъй като използва непрестанно светлината като енергиен източник“, казва Хау.

Фотоволтаичната система на изследователите използва вълна от алуминий като анод, тъй като се рециклира лесно и не представлява чак такъв проблем за околната среда в сравнение с много от останалите варианти. Освен това позволява на екипа да проучи как живите системи си взаимодействат с алуминиево-въздушните батерии, генериращи енергия.

„Био“ частта на клетката пък е щам от сладководна цианобактерия, наречена Synechocystis. Учените се спират над нея, тъй като се среща повсеместно и е проучена обширно.

В рамките на идеални лабораторни условия клетката (с размер на обикновена AA батерия) успява да произведе малко над 4 микровата на квадратен сантиметър. Дори когато светлините са угасени, водораслото продължава да разгражда своите хранителни запаси, за да генерира, малко, но осезаемо количество ток.

На пръв поглед това може и да не ви се струва особено много, но когато едно устройство се нуждае от съвсем малки количества енергия, то водораслите могат да предоставят идеалното решение.

Учените подават определена сума за обработка към програмируем 32-битов процесор с РИСК архитектура, който се използва често при микроконтролерите, в продължение на 45 минути, след което го оставят да почива 15 минути. Той е оставен под амбиентната светлина в лабораторията. В тези условия микропроцесорът успява да работи в продължение на повече от 6 месеца благодарение на електричество, подавано му единствено и само от базираните на водорасли батерии. Това означава, че този тип технология е напълно достатъчна за захранването на съвсем елементарни компютри.

„Бяхме впечатлени от това колко консистентно работеше системата в рамките на голям период от време – мислехме си, че след няколко седмици просто ще спре, но тя продължаваше да работи“, казва биохимикът Паоло Бомбели.

С всеки изминал ден ние откриваме най-различни нови начини, по които да вплитаме електрониките в предметите от нашето ежедневие. Очевидно е, че не можем да продължаваме да разчитаме, че литиево-йонните батерии ще захранват всичко това. В този случай водораслите могат да се окажат като една чудесна и екосъобразна алтернатива.

Изследването е публикувано в Energy & Environmental Science.

Източник: Science Alert