Egy ceruzaelemhez hasonló méretű, algával működő fotovoltaikus áramforrást alkottak a Cambridge-i Egyetem kutatói, mely lényegében fotoszintézis útján termelt árammal látott el egy mikrocsipet – olvasható az egyetem oldalán. A kutatócsoport a kísérethez Synechocystis algafajtát használta. A fotoszintézis közben keletkező, gyenge elektromos áram az algába ültetett alumínium-elektródán keresztül működtet egy alacsony fogyasztású mikroprocesszort. A mikrocsip a projekten az egyetemmel együttműködő, szintén Cambridge városában székelő ARM vállalat Cortex M0+ processzora – melynek működéséhez már 0.3V is elegendő – számtalan kisebb okoseszközben megtalálható. Az algával szerelt energiaforrás általános, olcsó és nagyrészt újrahasznosítható anyagokból készült, ami egyúttal azt is jelenti, hogy megtérülő lehetne tömeggyártásba adni.

Az egy AA-s méretű ceruzaelemhez hasonló méretű eszköz 60x31x23mm-es, nagyobbrészt akrilból lett kialakítva, belső hasznos térfogata – ahol az alga helyet foglal – pedig 14,4 ml. A szerkezetet kétoldalt rozsdamentes acéllemez tartja egyben. A tartódoboz katódot tartalmazó oldalán az acéllemez vékony teflonfilmet és egy 2,5 cm2-es szénpapír/Pt katódot, a túloldalon pedig, az anód oldalán szintén teflonbevonatot, továbbá egy foglalatot is kapott az alumínium-anód rögzítéséhez. A kutatók a szenzorok adatait az ARM processzorához kötött Raspberry Pi-n keresztül nyerték ki, és az interneten keresztül, a ThingSpeak adatelemző szolgáltató platformját használva elemezték ki. A Raspberry Pi és a router nem az algapaneltől kapta az áramot.

Az algát nem szüksége külön táplálni, mivel mindezt megoldja saját maga fotoszintézis útján. Ezen felül – mint azt a kísérlet során megfigyelték – az eszköz akkor is termelt áramot, amikor hosszabb ideig sötétben maradt, a kutatók szerint azért, mert az alga metabolizmusa a sötétség ellenére sem áll le, és így az elektromosság termelése sem szakad meg. A kutatók az eredményeket az ARM processzorához kötött Raspberry Pi-n keresztül nyerték ki, és az interneten keresztül, a ThingSpeak adatelemző szolgáltató platformját használva elemezte ki. A Raspberry Pi és a router nem az algapaneltől kapta az áramot.

Az algával működő áramforrást először egy ellenőrzött laboratóriumban tesztelték 20-22°C hőmérséklet és melegebb árnyalatú fehér LED-fény mellett, majd később pedig hétköznapi körülmények között, egyszerűen csak az ablakba rakva. Ez utóbbi során azt figyelték meg, hogy a processzor az első 13 hétben folyamatosan ment, majd később, a 15. és 20. hét között 45 percenként negyedórára készenléti üzemmódra váltott. A tesztek során a rendszer egyetlen egyszer mondta fel a szolgálatot, ekkor a kutatók szándékosan hűtötték fagypont alá öt fokkal az eszközt, ekkor az akkora esést észlelt a feszültségben, hogy USB-n keresztül egy másik áramforrásra váltott.

„Teljesen lenyűgözött bennünket, hogy a rendszer milyen stabilan működött ilyen hosszú időn keresztül – azt hittük, néhány hét múlva leáll, de csak ment tovább”

– összegezte tapasztalatait Christopher Howe, a Cambridge-i Egyetem biokémiai tanszékének professzora.

A kutatók szerint az eszköz továbbfejlesztett verziói nagy segítséget fognak jelenthetnek majd az egyre szaporodó okoseszközök világában, ahol sok kisebb, kevesebb energiát igénylő kütyü áll kapcsolatban egymással. A kutatást végző tudósok szerint az IoT-eszközök száma 2035-re várhatóan ezermilliárd fölé fog nőni, amihez hatalmas számú hordozható energiaforrásra lesz szükség. A kutatók a kutatás eredményeit összegző tanulmányt az Energy & Environmental Science tudományos folyóiratban publikálták, a kutatást pedig az ARM, illetve a biotechnológiai fejlesztéseket kultiváló National Biofilms Innovation Centre támogatta.

(Fotó: Cambridge-i Egyetem)

Algával kevert folyékony fémből készült áramköröket tartalmazhatnak a jövő ruhái A frissen fejlesztett, újrahasznosítható anyagból már sikerrel nyomtattak nyomásérzékelőket, de egy kisebb áramkört is.