驚呆!這台計算機由藍藻驅動,已不間斷運行六個月

學術頭條 發佈 2022-05-19T05:13:10.745665+00:00

一提到藍藻,大多數人想到的是,腥臭味的浮沫和泛濫成災的「綠潮」。

一提到藍藻,大多數人想到的是,腥臭味的浮沫和泛濫成災的「綠潮」。


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可誰能想到,被人嫌棄的藍藻,如今卻被科學家們玩出了花——


來自劍橋大學、米蘭大學和 ARM 公司的研究團隊及其合作者,通過使用裝滿藍藻(Blue-green algae)的小容器,為一個 ARM 微處理器(ARM Cortex-M0+)持續供電了 6 個月,且在實驗結束後的 6 個月內,依然在持續發電。



據了解,這些可以發電的小容器只有 AA 電池(5 號電池)般大小,由鋁金屬和透明塑料製成。小容器內的藍藻則通過光合作用為計算機持續提供電力。


相關研究論文以「Powering a microprocessor by photosynthesis」為題,發表在科學期刊 Energy & Environmental Science 上。


據論文描述,類似的光合作用發電機未來或將可以廉價地為一系列小型設備供電,而不再需要使用稀有和不可持續的材料。


那麼,問題來了,未來的計算機設備是不是可以實現自發電了?


來自藍藻的 power!


Paolo Bombelli 是此次研究論文的共同第一作者,在 2021 年 2 月到 2021 年 8 月期間,他將這些小型發電容器放置了在家中的窗台上,並通過一系列實驗與研究團隊一起研究了藍藻的發電機理。


這台計算機以 45 分鐘為周期,計算連續整數的總和來模擬計算工作量,需要 0.3 微瓦的電力,而待機 15 分鐘,則需要 0.24 微瓦的電力。


而後,計算機會將測量出的輸出電流數值存儲在雲端,供研究團隊分析。


研究團隊最初推測,為計算機電力的來源可能有兩種,要麼是藍藻自身產生電子,進而產生電流,要麼是藍藻創造反應條件,將容器中的鋁陽極腐蝕掉,從而產生電子。



但從實驗結果來看,鋁陽極並沒有出現明顯的降解、腐蝕現象。因此,研究團隊最終推斷,是藍藻產生了大部分電流。


此外,由於藍藻可以在白天光合作用過程中存儲能量,研究人員認為,這一裝滿藍藻的發電容器可以在夜間繼續發電。


只是一小步


儘管科研團隊在此次試驗中成功邁出了第一步,但在他們看來,要想將藍藻發電用在更大規模的地方,還需要做進一步的研究。


「當前階段,在你家的屋頂上安裝一個(藍藻發電機)並不會為你的房子提供(足夠的)電力。我們還有很多研究工作要做。」 論文通訊作者 C. J. Howe 表示。


但是,研究團隊也表示,我們可以把這項技術用在低收入和中等收入國家的農村地區,比如為手機充電或者用在環境傳感器中,因為這些設備並不需要太多的電力。


儘管這一發電系統只是一個概念驗證,但研究團隊希望,這種可持續的、負擔得起的、分散的電力來源,可以為未來物聯網內的電子設備提供足夠的電力。


與傳統電池或太陽能相比,使用藻類的優勢在於,它對環境的影響較小,而且有可能提供持續的電力。


設想一下,在未來的某一天,漂浮在水面上的巨型「百合葉」被藻類覆蓋,並成為了海上風力發電場旁邊的移動發電站。


參考資料:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d2ee00233g

https://www.newscientist.com/article/2319584-computer-powered-by-colony-of-blue-green-algae-has-run-for-six-months/

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