科學家創造出可靠的可再生生物光伏電池

　　研究人員已經使用一種廣泛存在的藍綠藻為微處理器持續供電一年——而且還在不斷增加——只使用環境光和水。他們的系統具有為小型設備供電的可靠及可再生方式的潛力。

　　該系統的大小與AA電池相當，包含一種稱為集胞藻（Synechocystis）的無毒藻類，可通過光合作用自然地從太陽中獲取能量。然后產生的微小電流與鋁電極相互作用，并用于為微處理器供電。

　　該系統由普通、廉價且大部分可回收的材料制成。這意味著它可以很容易地被復制數十萬次，作為物聯網的一部分為大量小型設備供電。研究人員表示，它可能在離網情況或偏遠地區最有用，在這些地方，少量電力可能非常有益。

　　“不斷增長的物聯網需要越來越多的電力，我們認為這必須來自能夠產生能量的系統，而不是像電池一樣簡單地儲存它，”劍橋大學生物化學系的Christopher Howe教授說，他是該論文的聯合高級作者。

　　他補充說：“我們的光合設備不會像電池那樣耗盡電量，因為它一直在使用光作為能源。”

　　在實驗中，該設備用于為Arm Cortex M0+ 供電，這是一種廣泛用于物聯網設備的微處理器。它在自然光和相關溫度波動下的家庭環境和半戶外條件下運行，并在連續發電六個月后將結果提交出版。該研究發表在《能源與環境科學》雜志上。

　　“該系統在很長一段時間內的持續運行給我們留下了深刻的印象——我們認為它可能會在幾周后停止，但它一直在運行，”劍橋大學生物化學系的Paolo Bombelli博士說，他是該研究的第一作者。

　　藻類不需要喂食，因為它在光合作用時會自給自足。盡管光合作用需要光，但該設備甚至可以在夜晚繼續發電。研究人員認為，這是因為藻類在沒有光的情況下會處理一些食物，而這會繼續產生電流。

　　物聯網是一個龐大且不斷增長的電子設備網絡——每個設備只使用少量電力——通過互聯網收集和共享實時數據。使用低成本的計算機芯片和無線網絡，數十億臺設備成為該網絡的一部分——從智能手表到發電站的溫度傳感器。到2035年，這一領域預計將增長到一萬億臺設備，需要大量的便攜式電源。

　　研究人員表示，使用鋰離子電池為數以萬億計的物聯網設備供電是不切實際的：它需要的鋰是全球每年生產量的三倍。而傳統的光伏器件是使用對環境有不利影響的有害材料制成的。

　　這項工作是劍橋大學與領先微處理器設計公司Arm之間的合作。Arm Research開發了超高效的Arm Cortex M0+ 測試芯片，構建了電路板，并設置了實驗中提供的數據收集云接口。

　　（原文來自：每日太陽能 全球生物質能網、新能源網綜合）