藻类驱动的计算科学家创造可靠和可再生的生物光伏电池

　　图片来源：Paolo Bombelli
　　研究人员已经使用一种广泛的蓝绿藻来连续一年地为微处理器供电 - 并且还在继续 - 除了环境光和水之外，什么都不用。他们的系统有可能成为为小型设备供电的可靠和可再生方式。
　　该系统的大小与AA电池相当，含有一种称为 Synechocystis 的无毒藻类，通过光合作用从太阳自然收集能量。由此产生的微小电流随后与铝电极相互作用，并用于为微处理器供电。
　　该系统由普通，廉价且基本上可回收的材料制成。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，为大量小型设备供电。研究人员表示，它可能在离网情况或偏远地区最有用，在这些地方，少量的电力可能非常有益。
　　＂不断增长的物联网需要越来越多的电力，我们认为这必须来自可以产生能量的系统，而不是简单地像电池一样存储它，＂剑桥大学生物化学系的Christopher Howe教授说，他是该论文的联合资深作者。
　　他补充说：＂我们的光合作用设备不会像电池那样运行，因为它不断使用光作为能量来源。
　　在实验中，该设备用于为Arm Cortex M0 +供电，这是一种广泛用于物联网设备的微处理器。它在自然光和相关温度波动下的家庭环境和半户外条件下运行，经过六个月的连续发电，结果被提交发布。
　　该研究今天发表在《能源与环境科学》杂志上。
　　＂我们对该系统在很长一段时间内的一致性印象深刻 - 我们认为它可能会在几周后停止，但它只是继续前进，＂剑桥大学生物化学系的Paolo Bombelli博士说，他是该论文的第一作者。
　　藻类不需要进食，因为它在光合作用时会产生自己的食物。尽管光合作用需要光，但该设备甚至可以在黑暗时期继续产生功率。研究人员认为这是因为藻类在没有光的情况下处理一些食物，这继续产生电流。
　　物联网是一个庞大且不断增长的电子设备网络 - 每个设备仅使用少量电力 - 通过互联网收集和共享实时数据。使用低成本的计算机芯片和无线网络，数十亿台设备是该网络的一部分 - 从智能手表到发电站的温度传感器。预计到2035年，这一数字将增长到一万亿台设备，需要大量的便携式能源。
　　研究人员表示，使用锂离子电池为数万亿台物联网设备供电是不切实际的：它需要的锂是全球每年生产的三倍。传统的光伏设备是使用对环境产生不利影响的危险材料制成的。
　　这项工作是剑桥大学与Arm之间的合作，Arm是一家领导微处理器设计的公司。Arm Research开发了超高效的Arm Cortex M0 +测试芯片，构建了电路板，并设置了实验中呈现的数据收集云接口。
　　该研究由美国国家生物膜创新中心资助。
　　参考：Bombelli，P.等人：＂通过光合作用为微处理器供电。能源与环境科学，2022年5月。DOI： 10.1039/D2EE00233G