ستساعدك المقالة التالية: الباحثون يزودون المعالج الدقيق بالطحالب والضوء والماء
حقق الباحثون في جامعة كامبريدج إنجازًا رائعًا في مجال المعالجة الدقيقة. استخدم الفريق أنواعًا منتشرة من الطحالب لتشغيل معالج دقيق بشكل مستمر لمدة عام ، وقد فعلوا ذلك بالضوء المحيط والماء فقط. يمكن أن يكون النظام الجديد طريقة موثوقة ومتجددة لتشغيل الأجهزة الصغيرة.
نشر البحث في المجلة الطاقة وعلوم البيئة.
تشغيل نظام صغير بالطحالب
النظام مشابه في الحجم لبطارية AA ، ويتكون من نوع من الطحالب غير السامة المعروفة باسم متزامن. تحصد هذه الطحالب بشكل طبيعي الطاقة من الشمس من خلال عملية التمثيل الضوئي ، والتي تولد تيارًا كهربائيًا صغيرًا يتفاعل مع قطب من الألومنيوم. هذا هو ما يمكّن الطحالب من تشغيل معالج دقيق.
تم إنشاء النظام من مواد غير مكلفة وقابلة لإعادة التدوير في الغالب ، مما يعني أنه يمكن تكرارها مئات الآلاف من المرات وتشغيل العديد من الأجهزة الصغيرة داخل إنترنت الأشياء (IoT). وفقًا للفريق ، يمكن استخدام هذا النظام في المواقف خارج الشبكة أو في المواقع البعيدة ، مع الاستفادة من الكميات الصغيرة من الطاقة.
يعد البروفيسور كريستوفر هاو من قسم الكيمياء الحيوية بجامعة كامبريدج مؤلفًا رئيسيًا لهذه الورقة.
قال البروفيسور هاو: “يحتاج إنترنت الأشياء المتنامي إلى قدر متزايد من الطاقة ، ونعتقد أن هذا يجب أن يأتي من أنظمة يمكنها توليد الطاقة ، بدلاً من مجرد تخزينها مثل البطاريات”. “جهاز التمثيل الضوئي الخاص بنا لا يعمل بالطريقة التي تعمل بها البطارية لأنها تستخدم الضوء باستمرار كمصدر للطاقة.”
بناء واختبار النظام
استخدمت التجربة التي أجراها الفريق الجهاز لتشغيل معالج Arm Cortex M0 + ، وهو معالج دقيق يستخدم غالبًا في أجهزة إنترنت الأشياء. من خلال العمل في بيئة منزلية وظروف شبه خارجية في ظل الضوء الطبيعي وتقلبات درجات الحرارة المصاحبة ، تمكن الباحثون من التوصل إلى نتائج قوية بعد ستة أشهر من إنتاج الطاقة المستمر.
الدكتور باولو بومبيلي من قسم الكيمياء الحيوية بجامعة كامبريدج هو المؤلف الأول للورقة.
قال الدكتور بومبيلي: “لقد تأثرنا بمدى استمرار عمل النظام على مدى فترة طويلة من الزمن – اعتقدنا أنه قد يتوقف بعد بضعة أسابيع ولكنه استمر”.
لا يتطلب النوع المحدد من الطحالب المستخدمة للنظام التغذية لأنه ينتج طعامه الخاص في عملية التمثيل الضوئي. على الرغم من أن عملية التمثيل الضوئي تتطلب الضوء ، إلا أن الجهاز قادر على إنتاج الطاقة خلال فترات الظلام. وفقًا للفريق ، قد يكون هذا بسبب معالجة الطحالب لبعض طعامها في ظروف لا تحتوي على ضوء ، مما يساعدها على الاستمرار في توليد تيار كهربائي.
نظرًا لأن تشغيل تريليونات من أجهزة إنترنت الأشياء ببطاريات ليثيوم أيون أمر غير عملي للغاية ، ويتم تصنيع الأجهزة الكهروضوئية التقليدية باستخدام مواد خطرة تضر بالبيئة ، فقد يكون للتطور الجديد آثار كبيرة على هذا المجال.
كان البحث عبارة عن تعاون بين الجامعة وشركة Arm ، وهي شركة رائدة في تصميم المعالجات الدقيقة. كانت Arm Research مسؤولة عن تطوير شريحة اختبار Arm Cortex M0 + ، وبناء اللوحة ، وإعداد واجهة سحابة لجمع البيانات في التجارب.
