藻類(lèi)系統(tǒng)“變身”可再生生物光伏電池

英國(guó)研究人員使用一種廣泛存在的藍(lán)綠藻為微處理器持續(xù)供電了一年，過(guò)程中只使用環(huán)境光和水。該系統(tǒng)具有以可靠和可再生方式為小型設(shè)備供電的潛力。該研究近日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。

該系統(tǒng)的大小與AA電池相當(dāng)，包含一種稱(chēng)為集胞藻的無(wú)毒藻類(lèi)，可通過(guò)光合作用自然地從太陽(yáng)中獲取能量，其產(chǎn)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(tǒng)由普通、廉價(jià)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(fù)制數(shù)十萬(wàn)次，作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分為大量小型設(shè)備供電。研究人員表示，它在處于離網(wǎng)情況下或在偏遠(yuǎn)地區(qū)最為有用，在這些地方少量電力就可能產(chǎn)生很大益處。

該論文的聯(lián)合高級(jí)作者、英國(guó)劍橋大學(xué)生物化學(xué)系克里斯多福· 豪教授說(shuō)：“不斷增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)需要越來(lái)越多的電力，我們認(rèn)為這必須來(lái)自能夠產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，而不是像電池一樣簡(jiǎn)單地儲(chǔ)存能量?！倍疫@個(gè)光合設(shè)備不會(huì)像電池那樣耗盡電量，因?yàn)樗粩嗟厥褂霉庾鳛槟茉础?/p>

在實(shí)驗(yàn)中，該設(shè)備被證實(shí)可廣泛用于為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的微處理器供電。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)龐大且不斷增長(zhǎng)的電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)設(shè)備只使用少量電力，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)收集和共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。使用低成本的計(jì)算機(jī)芯片和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，數(shù)十億臺(tái)設(shè)備成為該網(wǎng)絡(luò)的一部分，從智能手表到發(fā)電站的溫度傳感器。到2035年，這一數(shù)字預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到一萬(wàn)億臺(tái)設(shè)備，需要大量的便攜式能源。

研究人員還解釋了該設(shè)備可在自然光和相關(guān)溫度波動(dòng)下的家庭環(huán)境或半戶(hù)外條件下運(yùn)行的原因。藻類(lèi)不需要喂食，它在光合作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生自己的食物，盡管光合作用需要光，但該設(shè)備甚至可在黑暗環(huán)境中繼續(xù)發(fā)電，這是因?yàn)樵孱?lèi)在沒(méi)有光的情況下會(huì)繼續(xù)處理一些食物，而這會(huì)持續(xù)產(chǎn)生電流。

物聯(lián)網(wǎng)供電的復(fù)雜性，其實(shí)遠(yuǎn)超人們想象。現(xiàn)有的很多解決方案不再適用：首先使用鋰離子電池為數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電已被認(rèn)為不切實(shí)際，因?yàn)樗枰匿囀侨蛎磕晟a(chǎn)量的3倍；其次傳統(tǒng)光伏設(shè)備在制造材料上還有值得商榷的問(wèn)題；再者物聯(lián)網(wǎng)用電可能既要有非常寬的輸入范圍，又要保持很高的效率以避免讓系統(tǒng)過(guò)熱。在這種情況下，科學(xué)家將目光投向了藻類(lèi)光伏電池，其未必會(huì)成為主流方案，但它為長(zhǎng)久使用中最大限度地提高性能，同時(shí)又將損耗最小化帶來(lái)了更多選擇。