疯了!剑桥大学用蓝藻发电 居然还供计算机跑了一年

我们知道 , 物联网设备需要可持续的、可负担的、分散的电能来提供动力来源 。
虽然单一物联网设备的功耗很温和 , 范围只是从微瓦到毫瓦 , 但如今物联网设备的数量已经达到数十亿 , 预计到2035年增加到一万亿 , 这就需要大量的便携式能源 , 比如一块电池或者一个能量收割机 。
但是电池主要依赖于昂贵和不可持续的材料(如稀土元素) , 而且电量最终会耗尽 。
而现有的能源收割机(例如太阳能、温度、振动)虽然持续时间较长 , 但对环境不友好 , 比如光伏生产中会使用到有害材料 。
那么 , 有没有一种既便携 , 又便宜耐用 , 而且还能保护环境的能源收集系统呢?
剑桥大学的一个研究团队告诉你:当然有!
就是下面这个装有蓝藻的容器 , 它已经为一台计算机供电长达一年!
疯了!剑桥大学用蓝藻发电 居然还供计算机跑了一年
文章图片

文章图片

这个装置高6厘米 , 长3.1厘米 , 宽2.3厘米 , 可以说是非常小了 。(道理我都懂 , 为什么这张图看起来那么大...)
而且 , 它所需的材料简单廉价可回收:塑料、铝、蓝藻、水 。
有了这个 , 还要电池干嘛??
1、日夜不休 , 超强续航六个月以上
这个能源收割机是一种生物光伏能源收集系统 , 它出自剑桥大学生物化学系的ChrisHowe教授和他的同事之手 。
这项研究的题目为"Poweringamicroprocessorbyphotosynthesis" , 论文已发表在Energy&EnvironmentalScience期刊上 。
疯了!剑桥大学用蓝藻发电 居然还供计算机跑了一年
文章图片

文章图片

研究人员用铝和透明塑料造了一个AA电池大小的金属外壳 , 里面放置了一种名为PCC6803的蓝藻菌群 , 也就是俗称的「蓝藻」 。当蓝藻暴露在阳光下时 , 它就可以通过光合作用产生氧气 。
疯了!剑桥大学用蓝藻发电 居然还供计算机跑了一年
文章图片

文章图片

图注:蓝藻菌群(图源ScienceDirect)
在2021年疫情封锁期间 , 这个装置就待在团队成员PaoloBombelli家中的窗台上 , 通过藻类进行光合作用产生微小的电流 , 为微处理器ARMCortex-M0+连续供电 。
疯了!剑桥大学用蓝藻发电 居然还供计算机跑了一年
文章图片

文章图片

图注:ArmCortex-M0+微处理器
ARMCotex-M0+芯片来自芯片制造商Arm , 他们与剑桥大学的研究团队合作 , 为其提供了测试设备和用于数据收集的云接口 。
这款芯片并非专门为研究而生 , 而是物联网设备常用的微处理器 , 树莓派Pico的CPU就是它 。
疯了!剑桥大学用蓝藻发电 居然还供计算机跑了一年
文章图片

文章图片

图注:给ARM芯片供电的蓝藻发电装置
研究人员原本以为 , 这个系统可能会在几周后就停止工作 , 没想到它日夜不休地工作了6个月 , 而且在实验结束后 , 蓝藻还在继续发电 , 一直运行到现在 。
那么这个装置是怎么产生能源的呢?
2、神奇的“炼金术士”
理论上有两种可能的来源:要么是蓝藻自身产生电子 , 从而产生电流;要么是它们创造了条件 , 使容器中的铝阳极在化学反应中被腐蚀 , 从而产生电子和电流 。
在这项实验中 , 并没有对阳极进行任何明显的降解 , 所以研究人员认为 , 蓝藻产生了大部分电流 。
近年来 , 海藻已经成为生物燃料的新宠儿 , 藻类可以生成氢、净化废水、去除大气中的二氧化碳等等 , 俨然成为了不起的“炼金术士” , 有着发展清洁技术的强大潜力 。