سیستم جلبک به سلول‌های بیوفتوولتائیک تجدیدپذیر تبدیل می‌شود

محققان بریتانیایی از یک جلبک سبز آبی گسترده برای تامین انرژی ریزپردازنده ها به مدت یک سال و تنها با استفاده از نور محیط و آب استفاده کردند. این سیستم این پتانسیل را دارد که دستگاه های کوچک را به روشی قابل اعتماد و احیا کننده تغذیه کند. این تحقیق اخیراً در مجله Energy and Environmental Science منتشر شده است.

این سیستم تقریباً به اندازه یک باتری AA است و حاوی یک جلبک غیر سمی به نام Synechocystis است که به طور طبیعی از طریق فتوسنتز انرژی را از خورشید جمع آوری می کند و جریان های الکتریکی کوچکی تولید می کند که با الکترودهای آلومینیومی در تعامل است و برای تامین انرژی یک ریزپردازنده استفاده می شود.

این سیستم از مواد معمولی، ارزان و عمدتا قابل بازیافت ساخته شده است. این بدان معناست که به راحتی می توان آن را صدها هزار بار تکرار کرد تا تعداد زیادی از دستگاه های کوچک را به عنوان بخشی از اینترنت اشیا تامین کند. محققان می گویند که در موقعیت های خارج از شبکه یا در مناطق دورافتاده، جایی که مقدار کمی الکتریسیته می تواند مزایای زیادی داشته باشد، بسیار مفید است.

پروفسور کریستوفر هاو، یکی از نویسندگان ارشد مقاله، از گروه بیوشیمی دانشگاه کمبریج، بریتانیا، گفت: "اینترنت در حال رشد به برق بیشتر و بیشتری نیاز دارد، و ما فکر می کنیم که این باید از سیستم هایی ناشی شود که می توانند انرژی تولید کنند. چیزی شبیه به این نیست که انرژی را به راحتی باتری ذخیره می کند." و این دستگاه فتوسنتزی مانند باتری تمام نمی شود زیرا دائماً از نور به عنوان منبع انرژی استفاده می کند.

در آزمایش‌ها تأیید شد که این دستگاه به طور گسترده برای تامین انرژی ریزپردازنده‌ها در دستگاه‌های IoT استفاده می‌شود. اینترنت اشیا شبکه بزرگ و رو به رشدی از دستگاه های الکترونیکی است که هر کدام تنها از مقدار کمی برق استفاده می کنند و داده ها را در زمان واقعی از طریق اینترنت جمع آوری و به اشتراک می گذارند. با استفاده از تراشه های رایانه ای ارزان قیمت و شبکه های بی سیم، میلیاردها دستگاه بخشی از این شبکه هستند، از ساعت های هوشمند گرفته تا حسگرهای دما در نیروگاه ها. انتظار می رود تا سال 2035 این تعداد به یک تریلیون دستگاه افزایش یابد که به مقادیر زیادی انرژی قابل حمل نیاز دارد.

محققان همچنین توضیح می دهند که چرا این دستگاه می تواند در یک محیط خانگی یا شرایط نیمه باز با نور طبیعی و نوسانات دمای مرتبط کار کند. جلبک نیازی به تغذیه ندارد، در طول فتوسنتز غذای خود را تولید می کند و اگرچه فتوسنتز نیاز به نور دارد، اما این دستگاه می تواند حتی در محیط های تاریک به تولید برق ادامه دهد زیرا جلبک ها در غیاب نور به پردازش برخی مواد غذایی ادامه می دهند. به تولید جریان ادامه می دهد. گزارشگر ژانگ منگران

پیچیدگی منبع تغذیه اینترنت اشیا در واقع بسیار فراتر از تصور مردم است. بسیاری از راه‌حل‌های موجود دیگر قابل اجرا نیستند: اولاً، استفاده از باتری‌های لیتیوم یونی برای تامین انرژی تریلیون‌ها دستگاه اینترنت اشیا غیرعملی تلقی می‌شود، زیرا سه برابر لیتیوم تولید سالانه دنیا نیاز دارد. ثانیا، دستگاه های فتوولتائیک سنتی مسائل قابل بحثی در مورد مواد ساخت نیز وجود دارد. و استفاده از انرژی اینترنت اشیاء ممکن است به یک محدوده ورودی بسیار گسترده نیاز داشته باشد در حالی که راندمان بالا را بدون گرم شدن بیش از حد سیستم حفظ می کند. در این مورد، دانشمندان توجه خود را به سلول‌های فتوولتائیک جلبکی معطوف کرده‌اند که ممکن است لزوماً به راه‌حل اصلی تبدیل نشوند، اما گزینه‌های بیشتری برای به حداکثر رساندن عملکرد در استفاده طولانی‌مدت و در عین حال به حداقل رساندن تلفات ارائه می‌دهند.