牺牲阳极

超三个月无间断供电系统的「赤潮电池组」,只须要日光和水

2022-09-23 13:01:00 147小编

从 2021 年 2 月到 2021 年 8 月,在牛津大学微生物生理学家 Paolo Bombelli 家中的玻璃窗不远处,置放了两个Bijnor,但与常用的计算机系统相同,那个电子设备的驱动力并并非供电系统网运载的水电,而要浮游微生物做成的电池组。

那个不光的微生物风电电池组有几层塑胶和不锈钢机壳,约有 AA 电池组大小不一,除了两个铝阴极。负责管理水力的是壳中一类名叫「Synechocystis sp. PCC 6803」的浮游微生物,是集胞藻属的一类赤潮。

牺牲阳极、铝阳极、锌阳极

▲相片源自:ScienceDirect

此种赤潮的优点,是能在日光前夕倚靠呼吸作用展开制造,因此在有光时能工业制造累赘的养料,到了自然环境显得邪恶时,就透过那些累赘的养料竭尽全力保持另一方面的运转。

「赤潮电池组」相连的是 Arm Cortex-M0+ 中央CPU,很小的硅占地面积、高效能和最轻的标识符占用空间使开发者能以 8 位的产品价格同时实现 32 位的操控性,这款CPU这类就十分节能环保。

牺牲阳极、铝阳极、锌阳极

▲相片源自:Engadget

在被编程为展开一系列计算后检查自己的工作的CPU,连续数月以赤潮装置作为其唯一电源。CPU以 45 分钟计算连续整数和的周期运转,以模拟计算工作负载,须要 0.3 微瓦的功率;之后的 15 分钟待机时间则须要 0.24 微瓦的功率。

对于「赤潮电池组」为何会产生电流,包括 Paolo Bombelli 的研究团队有两种假设,一类是「电化学模型」,微微生物为铝阴极氧化或释放电子创造了合适的条件,然后产生了电;另一类是「微生物电化学模型」,赤潮另一方面产生电子,电子透过细菌膜转移到铝阴极,从而产生电流。

牺牲阳极、铝阳极、锌阳极

▲相片源自: Paolo Bombelli

由于研究人员发现实验中铝阴极并没有明显的变化,因此认为「微生物电化学模型」的可能较大。即电流是赤潮这类产生的。

虽然CPU所需的能量并不多,但「赤潮电池组」也保持了它在实验的三个月内没有断电,因此在实验结束后中央CPU已断开相连的情况下,那些赤潮也在竭尽全力水力。

牺牲阳极、铝阳极、锌阳极

▲研究团队的 Chris Howe(左)和 Paolo Bombelli(右),相片源自:牛津大学

中央CPU Arm Cortex M0+ 的应用范围很广泛,可以在物联网、人工智能或机器学习中的CPU里,也可以在可穿戴电子设备中的传感里……

当然,「赤潮电池组」并不能提供大量的水电,但在只须要少量水电的场景下它便有了「用武之地」,比如放在传感器里,或给手机充电。对于农村地区或低收入国家的人们来说,这或许会是另一类水电来源。

牺牲阳极、铝阳极、锌阳极

▲相片源自:《Energy & Environmental Science》

更重要的是,此种微生物基电池组的简单构造和环保可持续的优点给水电的发展提供了新的方向,不须要如今多数供电系统电子设备中须要稀土元素和锂等面临短缺危机的资源,只要日光和水,它就能源源不断地产生电。

首页
产品中心
专业知识
联系我们