Электрическая батарея из водорослей

14.05.2022

Исследователи из Кембриджского университета (Великобритания) создали надежный и возобновляемый биологический фотоэлектрический элемент на основе цианобактерий. С его помощью они смогли непрерывно заряжать микропроцессор в течение года. Для этого понадобились только свет и вода.

Система - размером примерно с батарею типа АА - изготовлена из обычных, недорогих и в значительной степени пригодных для повторного использования материалов. Она включает в себя водоросли Synechocystis, которые естественным образом собирают солнечную энергию с помощью фотосинтеза. Слабый электрический ток, который вырабатывается в процессе, затем взаимодействует с алюминиевым электродом и используется для питания микропроцессора.

Новое фотоэлектрическое устройство не разряжается так же, как, например, литий-ионная батарея, потому что оно постоянно использует свет в качестве источника энергии. И, несмотря на то что для фотосинтеза требуется свет, устройство может продолжать вырабатывать энергию даже в темное время суток. Еще одно преимущество: оно можно легко воспроизвести сотни тысяч раз для питания большого количества небольших устройств.

В эксперименте ученые применили элемент для питания Arm Cortex M0+ - микропроцессора, широко используемого в устройствах Интернета вещей. Интернет вещей - это обширная и растущая сеть электронных устройств, каждое из которых потребляет небольшое количество энергии. Эти устройства собирают и обмениваются данными в режиме реального времени через Интернет. Используя недорогие компьютерные чипы и беспроводные сети, многие миллиарды портативных гаджетов являются частью этой сети - от умных часов до датчиков температуры на электростанциях.

Питать триллионы устройств Интернета вещей с помощью литий-ионных аккумуляторов было бы нецелесообразно: для этого потребуется в три раза больше лития, чем ежегодно производится в мире. А традиционные фотоэлектрические элементы изготавливаются из опасных материалов, оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

<< Назад: Клетки увеличиваются в объеме при сгибании тканей 14.05.2022

>> Вперед: Микроволновое оружие против беспилотников 13.05.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Охлаждение микросхем плазменным веером 11.06.2004 Американские инженеры придумали новую концепцию охлаждения микросхем - с помощью веера из холодной плазмы. Чтобы привести в действие плазменный веер, придуманный учеными из Университета Пэрдью, США, воздух ионизируют и начинают переменным электрическим полем гонять над микросхемой получившееся облачко плазмы. Молекулы воздуха сталкиваются с ним так же, как с перьями обычного веера, и перешиваются, то есть холодные частицы приходят на место горячих у поверхности микросхемы и та остывает. "Обмен воздуха у поверхности микросхемы - головная боль для электронщиков, - говорит Суреш Гаримелла, директор университетского Центра исследований технологий охлаждения. - Именно поэтому в компьютере всегда есть вентилятор. А он мало того, что шумит, так еще и энергию потребляет. Кроме того, нужен сток тепла - радиатор, прикрепленный, например, к процессору. Наше устройство совершенно бесшумно; оно одновременно охлаждает микросхему и осуществляет воздухообмен". Ионы для плазменного веера будут получать, срывая электроны с катода из нанотрубок. Этот материал не случайно считается наиболее перспективным для холодных катодов в электронно-лучевых трубках: заостренные нановершины легко расстаются с зарядом. Альтернативный материал - поликристаллические алмазные пленки: границы между их зернами тоже хорошо излучают электроны. В результате для ионизации воздуха оказывается достаточно разности потенциалов в сто вольт вместо обычных киловольт. "Подобные устройства легко изготовить обычными методами микроэлектроники непосредственно на микросхеме. Это будет просто еще одним ее слоем", - считает Суреш Гаримелла. Сейчас исследователи заняты патентованием, а также выяснением того, какое именно количество тепла удастся отвести плазменным веером.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025