Как может работать батарейка на водорослях?
Исследователи из Кембриджского университета создали фотоэлектрический элемент, работающий на основе цианобактерий — сине-зеленых водорослей. Он смог непрерывно заряжать микропроцессор более полугода. Для этого оказались нужны только свет и вода. Научная работа описана в журнале Energy & Environmental Science.
Авторы называют свою разработку надежным возобновляемым источником энергии для питания небольших устройств. По размерам он сравним с батарейкой типа АА (пальчиковой) и изготовлен из прочных и недорогих материалов, в значительной степени пригодных для повторного использования. Главный секрет элемента в том, что он содержит сине-зеленые водоросли Synechocystis, которые естественным образом получают энергию Солнца благодаря фотосинтезу. В результате вырабатывается слабый электрический ток, который взаимодействует с алюминиевым электродом и используется для питания микропроцессора.
Для эксперимента выбрали микропроцессор Arm Cortex M0+, широко используемый в устройствах Интернета вещей. Так называют сеть электронных устройств (от умных часов до датчиков температуры на электростанциях), которые собирают данные и обмениваются ими через интернет.
Микропроцессор смог проработать при естественном освещении и связанных с ним колебаниях температуры более шести месяцев.
«Для питания сети электронных устройств, известной как Интернет вещей, необходимы экологичные, доступные и децентрализованные источники электроэнергии, — пишут авторы в своей статье. — Энергопотребление одного устройства Интернета вещей невелико, от микроватта до милливатта, но их количество уже достигло нескольких миллиардов и, как ожидается, вырастет до одного триллиона к 2035 году. Это потребует огромного количества портативных источников энергии.
Аккумуляторы в значительной степени зависят от дорогих и неэкологичных материалов (например, редкоземельных элементов), и их заряд со временем заканчивается. Есть аккумуляторы, которые служат дольше, но они могут оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду».
Предложенная система сбора энергии не разряжается, как, например, литий-ионная батарея, поскольку она постоянно использует солнечный свет в качестве источника энергии. Устройство работает даже в темное время суток, когда происходит вторая фаза фотосинтеза: водоросли в это время продолжают генерировать электрический ток.
По мнению исследователей, их система найдет применение в удаленных районах, где наблюдается дефицит энергии. Как уже сказано, батарейка на основе цианобактерий пригодится в первую для питания большого количества мелких гаджетов, используемых в Интернете вещей.
