藻类系统“变身”可再生生物光伏电池

英国研究人员使用一种广泛存在的蓝绿藻为微处理器持续供电了一年，过程中只使用环境光和水。该系统具有以可靠和可再生方式为小型设备供电的潜力。该研究近日发表在《能源与环境科学》杂志上。

该系统的大小与AA电池相当，包含一种称为集胞藻的无毒藻类，可通过光合作用自然地从太阳中获取能量，其产生的微小电流与铝电极相互作用并用于为微处理器供电。

该系统由普通、廉价且大部分可回收的材料制成。这意味着它可以很容易地被复制数十万次，作为物联网的一部分为大量小型设备供电。研究人员表示，它在处于离网情况下或在偏远地区最为有用，在这些地方少量电力就可能产生很大益处。

该论文的联合高级作者、英国剑桥大学生物化学系克里斯多福· 豪教授说：“不断增长的物联网需要越来越多的电力，我们认为这必须来自能够产生能量的系统，而不是像电池一样简单地储存能量。”而且这个光合设备不会像电池那样耗尽电量，因为它不断地使用光作为能源。

在实验中，该设备被证实可广泛用于为物联网设备的微处理器供电。物联网是一个庞大且不断增长的电子设备网络，每个设备只使用少量电力，通过互联网收集和共享实时数据。使用低成本的计算机芯片和无线网络，数十亿台设备成为该网络的一部分，从智能手表到发电站的温度传感器。到2035年，这一数字预计将增长到一万亿台设备，需要大量的便携式能源。

研究人员还解释了该设备可在自然光和相关温度波动下的家庭环境或半户外条件下运行的原因。藻类不需要喂食，它在光合作用时会产生自己的食物，尽管光合作用需要光，但该设备甚至可在黑暗环境中继续发电，这是因为藻类在没有光的情况下会继续处理一些食物，而这会持续产生电流。

物联网供电的复杂性，其实远超人们想象。现有的很多解决方案不再适用：首先使用锂离子电池为数以万亿计的物联网设备供电已被认为不切实际，因为它需要的锂是全球每年生产量的3倍；其次传统光伏设备在制造材料上还有值得商榷的问题；再者物联网用电可能既要有非常宽的输入范围，又要保持很高的效率以避免让系统过热。在这种情况下，科学家将目光投向了藻类光伏电池，其未必会成为主流方案，但它为长久使用中最大限度地提高性能，同时又将损耗最小化带来了更多选择。