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微生物燃料電池可使微電腦運行超過半年之久

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科技產業資訊室 (iKnow) - 媛韻 發表於 2022年5月23日
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圖、微生物燃料電池可使微電腦運行超過半年之久

劍橋大學的研究人員利用鋁及透明的塑料製成了一個AA電池大小的小外殼。他們在這個小外殼裡面放置了一種稱為「水生集胞藻屬PCC 6803」(Synechocystis sp. PCC 6803)的藍綠細菌,俗稱「藍綠藻」,其可以在陽光下進行光合作用並產生氧氣。該密封在小容器中的藍綠藻已經可以為計算機供電六個月,未來有望形成類似的光合作用的發電機,並以低廉的價格來運行一系列小型的設備,而不需要電池中使用的稀有及非永續性的材料,有望在五年內實現商業應用。
 
研究人員在2021年covid-19封鎖期間,將該裝置放置在家中的陽台大約半年的時間(2021年2月至8月),其透過ARM電腦處理器的陽極及陰極提供了該處理器連續的電流。該計算機是以每個小時45分鐘的運行及15分鐘的待機為一個循環來進行週期性的運作,以模擬計算工作的負荷,這個過程需要0.3微瓦的功率;在15分鐘的待機則需要0.24微瓦的功率。計算機自行測量了該設備的電流輸出,並將這些數據儲存在雲端供研究人員分析。該裝置在實驗的6個月沒有斷電過,並在實驗結束後的6個月內依然持續發電。
 
研究人員指出該電力來源的潛在兩種構想。第一,藍綠藻本身會產生電子,從而製造電流;或者是在小外殼容器中的鋁陽極產生化學反應並製造電子的過程中腐蝕以創造條件。由於該實驗在陽極中沒有任何顯著降解的情況下進行,因此研究人員認為藍綠藻產生了大部分的電流。此外,藍綠藻可以在光合作用期間產生自己的食物,讓該裝置甚至是在夜晚的期間繼續發電,研究人員認為這可能是因為藍綠藻可以繼續處理剩餘的食物。
 
該方法目前只能在微小的裝置上運作,如果擴大規模的話,則需要更進一步的研究來確認其效果,對於實現社會應用還是有一段距離。但未來可以在偏鄉地區或是中低收入國家中發揮作用,尤其在小功率發電的應用上可能有很大的幫助,如環境感測器或是為手機充電。該研究發表在Energy & Environmental Science期刊上。(735字;圖1)
 

參考資料:
Algae-powered computing: our scientists create a reliable and renewable biological photovoltaic cell. University of Cambridge, 2022/5/13.
Computer powered by colony of blue-green algae has run for six months. New Scientist, 2022/5/12.
Powering a microprocessor by photosynthesis. Energy & Environmental Science, 2022/5/12.
 
 
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