Algensystem "verwandelt" sich in erneuerbare Biophotovoltaikzellen

Britische Forscher verwendeten eine weit verbreitete Blaualge, um Mikroprozessoren ein Jahr lang mit Strom zu versorgen, wobei nur Umgebungslicht und Wasser verwendet wurden. Das System hat das Potenzial, kleine Geräte zuverlässig und regenerativ mit Strom zu versorgen. Die Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift Energy and Environmental Science veröffentlicht.

Das System hat etwa die Größe einer AA-Batterie und enthält eine ungiftige Alge namens Synechocystis, die auf natürliche Weise Energie aus der Sonne durch Photosynthese sammelt und winzige elektrische Ströme erzeugt, die mit Aluminiumelektroden interagieren und zur Stromversorgung eines Mikroprozessors verwendet werden, der mit Strom versorgt wird.

Das System besteht aus gängigen, kostengünstigen und größtenteils recycelbaren Materialien. Das bedeutet, dass es leicht hunderttausende Male repliziert werden kann, um eine Vielzahl von kleinen Geräten als Teil des Internets der Dinge mit Strom zu versorgen. Die Forscher sagen, dass es am nützlichsten in netzfernen Situationen oder in abgelegenen Gebieten ist, in denen eine kleine Menge Strom große Vorteile bringen könnte.

Co-Senior-Autor des Papiers, Professor Christopher Howe, Department of Biochemistry, University of Cambridge, UK, sagte: "Das wachsende Internet der Dinge benötigt immer mehr Elektrizität, und wir denken, dass dies von Systemen kommen muss, die Energie erzeugen können, nicht von etwas wie Es speichert Energie so einfach wie eine Batterie." Und diesem photosynthetischen Gerät geht nicht wie einer Batterie die Energie aus, weil es ständig Licht als Energiequelle nutzt.

In Experimenten wurde bestätigt, dass das Gerät weit verbreitet ist, um Mikroprozessoren in IoT-Geräten anzutreiben. Das Internet der Dinge ist ein großes und wachsendes Netzwerk von elektronischen Geräten, die jeweils nur eine geringe Menge an Strom verbrauchen und Echtzeitdaten über das Internet sammeln und austauschen. Mit kostengünstigen Computerchips und drahtlosen Netzwerken sind Milliarden von Geräten Teil dieses Netzwerks, von Smartwatches bis hin zu Temperatursensoren in Kraftwerken. Bis 2035 wird diese Zahl voraussichtlich auf eine Billion Geräte anwachsen, die enorme Mengen an tragbarer Energie erfordern.

Die Forscher erklären auch, warum das Gerät in einer häuslichen Umgebung oder unter halb äußeren Bedingungen mit natürlichem Licht und damit verbundenen Temperaturschwankungen betrieben werden kann. Die Algen müssen nicht gefüttert werden, sie produzieren während der Photosynthese ihre eigene Nahrung, und obwohl die Photosynthese Licht erfordert, kann das Gerät auch in dunklen Umgebungen weiterhin Strom erzeugen, weil die Algen weiterhin etwas Nahrung in Abwesenheit von Licht verarbeiten, und dies erzeugt weiterhin Strom. Reporter Zhang Mengran

Die Komplexität der IoT-Stromversorgung übersteigt tatsächlich weit die Vorstellungskraft der Menschen. Viele der bestehenden Lösungen sind nicht mehr anwendbar: Erstens wurde die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien zur Stromversorgung von Billionen von IoT-Geräten als unpraktisch angesehen, da sie dreimal so viel Lithium benötigt, wie die Welt jährlich produziert; zweitens traditionelle Photovoltaik-Geräte Es gibt auch strittige Probleme mit den Materialien der Herstellung; und der IoT-Stromverbrauch kann einen sehr großen Eingangsbereich erfordern, während gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad beibehalten wird, ohne das System zu überhitzen. In diesem Fall haben Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit auf Algen-Photovoltaikzellen gerichtet, die nicht unbedingt zur Mainstream-Lösung werden, aber mehr Möglichkeiten bieten, die Leistung im Langzeiteinsatz zu maximieren und gleichzeitig Verluste zu minimieren.