透過光合作用自我供電,科學家打造曬曬太陽就能日夜運行的綠藍藻電腦

作者 | 發布日期 2022 年 05 月 19 日 8:45 | 分類 能源科技 , 電力儲存 Telegram share ! follow us in feedly


再生能源已經成為全球各國因應全球暖化與氣候變遷問題的關鍵發展項目,除了太陽能、風力及水力之外,科學家也不斷尋求研發各種可能的再生能源技術,其中微生物燃料電池已經成為新顯學。為了呼應這個新顯學,日前英國劍橋大學(University of Cambridge)研究人員成功運用行光合作用的藻類來為一顆 ARM 晶片長期供電。

為了打造一台由光合作用供電的「藻類運算單元」,研究人員將一群藍藻細菌(俗稱藍綠藻)封裝進一台只有 AA 電池大小的金屬盒之中。他們將該盒子放在窗台上以便進行光合作用,進而產生能為 ARM Cortex-M0+ 晶片供電的微小電流。雖然這個研究尚處於 PoC 概念驗證階段,但來自劍橋大學的研究人員卻心懷大志,夢想這個運算單元有朝一日能應用在 IoT 物聯網裝置上。

相對於當前電池或太陽能,藻類發電屬於生物性太陽能轉換發電,所以對環境的衝擊更小,並有可能成為未來能穩定持續供電的主要方式,但原則上必須先解決發電效率與規模化問題。有趣的是,研究人員並不想和當前微生物燃料電池的研發一樣,單純地製造出只能簡單儲存能量的電池,而是打造出能夠持續產生能量的系統,以便滿足未來數量龐大 IoT 裝置的巨大電量需求。

目前這個 PoC 研究所面臨的急迫難題就是藻類發電的效率過低。目前他們製造的藻類供電 ARM 晶片在供電上可以自給自足,這是因為該晶片只被指派執行非常基本的運算任務,所以每小時只消耗極少的 0.3 毫瓦電力。目前一般桌機每小時耗電功率約 100 瓦,若想透過藻類發電來滿足這樣的耗電量,可能需要大約 3.33 億顆藻類「電池」。

說穿了,藻類發電很難擺脫發電效率不彰的先天缺陷,光就陽光能量吸收率來說,相對於太陽能電池板的 20%,植物就只能達到 0.25%。總之,如何兼具經濟成本地規模化他們現有的藻類發電解決方案已成當務之急。其中,生物光伏(biophotovoltaics,BPV)能源系統會是兼具成本與環境友善的最佳解決方案。

或許有朝一日,我們會看到離岸風力發電廠旁充斥著由連綿不絕的巨大睡蓮所組成的浮動發電廠,在睡蓮上佈滿了不需餵飽飼料、只需充足的日照就能日夜持續發電的藻類。

(首圖來源:University of Cambridge