Một đàn tảo xanh lam có thể cung cấp năng lượng cho máy tính trong sáu tháng

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge đã chạy một máy tính trong sáu tháng, chỉ sử dụng tảo xanh lam làm nguồn điện.
Một đàn tảo xanh lam có thể cung cấp năng lượng cho máy tính trong sáu tháng

Một loại vi khuẩn lam có tên là Synechocystis sp. PCC 6803 - thường được gọi là "tảo xanh lam", tạo ra oxy thông qua quá trình quang hợp khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, được đậy kín trong một hộp nhỏ, có kích thước bằng pin AA, làm bằng nhôm và nhựa trong.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Năng lượng & Khoa học Môi trường.

Christopher Howe từ Đại học Cambridge và các đồng nghiệp khẳng định rằng các máy phát điện quang hợp tương tự có thể là nguồn cung cấp năng lượng cho một loạt thiết bị nhỏ trong tương lai mà không cần đến các vật liệu hiếm và không bền được sử dụng trong pin.

Máy tính được đặt trên bệ cửa sổ tại một trong những ngôi nhà của các nhà nghiên cứu trong thời gian bị khóa do COVID-19 vào năm 2021, và ở đó trong sáu tháng, từ tháng Hai đến tháng Tám.

Pin làm từ tảo xanh lam đã cung cấp dòng điện liên tục qua cực dương và cực âm của nó để chạy bộ vi xử lý.

Máy tính chạy trong chu kỳ 45 phút. Nó được sử dụng để tính tổng các số nguyên liên tiếp để mô phỏng khối lượng công việc tính toán, đòi hỏi 0,3 microwatts điện và 15 phút chờ, cần 0,24 microwatts.

Bộ vi điều khiển đã đo đầu ra hiện tại của thiết bị và lưu trữ dữ liệu này trên đám mây để các nhà nghiên cứu phân tích.

Howe gợi ý rằng có hai lý thuyết tiềm năng cho nguồn điện. Bản thân vi khuẩn tạo ra các điện tử, tạo ra dòng điện, hoặc nó tạo ra các điều kiện trong đó một cực dương nhôm trong bình chứa bị ăn mòn trong một phản ứng hóa học tạo ra các điện tử.

Thí nghiệm được tiến hành mà không có bất kỳ sự suy giảm đáng kể nào của cực dương và do đó, các nhà nghiên cứu tin rằng vi khuẩn đang tạo ra phần lớn dòng điện.

Cần nghiên cứu thêm

Howe nói rằng cách tiếp cận có thể được mở rộng, nhưng cần nghiên cứu thêm để tìm ra mức độ bao xa. Anh ấy giải thích rằng việc đặt một cái trên mái nhà của bạn sẽ không cung cấp đủ điện cho ngôi nhà của bạn. Nhưng ở các vùng nông thôn của các nước có thu nhập thấp và trung bình, trong các ứng dụng mà một lượng nhỏ năng lượng có thể có lợi, chẳng hạn như cảm biến môi trường hoặc sạc điện thoại di động.

Vi khuẩn tạo ra thức ăn của nó trong quá trình quang hợp và pin có thể tiếp tục sản xuất năng lượng trong đêm tối. Các nhà nghiên cứu tin rằng điều này có thể xảy ra do vi khuẩn xử lý thức ăn dư thừa.

Họ tin các thiết bị hiệu quả có thể được sản xuất với giá rẻ và ứng dụng thương mại sẽ khả thi trong vòng 5 năm.

Họ cũng đã tìm thấy các loài tảo khác tạo ra dòng chảy cao hơn. Vì vậy, có vẻ như chúng ta sẽ sớm sử dụng tảo làm nguồn năng lượng sống, giống như máy móc sử dụng con người làm pin trong Ma trận.

Tóm tắt nghiên cứu:

Cần phải có các nguồn năng lượng điện bền vững, giá cả phải chăng và phi tập trung để cung cấp năng lượng cho mạng lưới các thiết bị điện tử được gọi là Internet of Things. Mức tiêu thụ điện năng cho một thiết bị Internet of Things là khiêm tốn, dao động từ μW đến mW, nhưng số lượng thiết bị Internet of Things đã lên tới hàng tỷ và dự kiến sẽ tăng lên một nghìn tỷ vào năm 2035, đòi hỏi một số lượng lớn các nguồn năng lượng di động (ví dụ: pin hoặc máy thu năng lượng). Pin chủ yếu dựa vào các vật liệu đắt tiền và không bền vững (ví dụ: nguyên tố đất hiếm) và cuối cùng điện tích của chúng cũng cạn kiệt. Máy thu năng lượng hiện tại (ví dụ: năng lượng mặt trời, nhiệt độ, độ rung) bền hơn nhưng có thể có tác động xấu đến môi trường (ví dụ: vật liệu nguy hiểm được sử dụng trong sản xuất quang điện). Ở đây, chúng tôi mô tả một hệ thống thu hoạch năng lượng quang điện sinh học sử dụng vi sinh vật quang hợp trên một cực dương nhôm có thể cung cấp năng lượng cho Arm Cortex M0 +, một bộ vi xử lý được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng Internet of Things. Máy thu hoạch năng lượng được đề xuất đã vận hành Arm Cortex M0 + hơn sáu tháng trong môi trường trong nước dưới ánh sáng xung quanh. Nó có kích thước tương đương với pin AA và được chế tạo bằng các vật liệu phổ biến, bền, rẻ tiền và có thể tái chế phần lớn.

Như Ý
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM