मई 17, 2022

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अक्षय और विश्वसनीय जैविक फोटोकेल

अक्षय और विश्वसनीय जैविक फोटोकेल

यह प्रणाली, जिसमें नीले और हरे शैवाल होते हैं, एक साल तक लगातार एक माइक्रोप्रोसेसर चलाते हैं, लेकिन परिवेश प्रकाश और पानी के अलावा कुछ भी नहीं। साभार: पाओलो बॉम्बेलि

शैवाल संचालित कंप्यूटिंग

वैज्ञानिकों ने एक साल तक लगातार माइक्रोप्रोसेसर चलाने के लिए नीले-हरे शैवाल के व्यापक रूप का उपयोग किया है – और गिनती – परिवेश प्रकाश और पानी के अलावा कुछ भी नहीं। उनके सिस्टम में छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली देने के लिए एक विश्वसनीय और नवीकरणीय तरीके के रूप में क्षमता है।

सिस्टम, जो एए बैटरी के आकार में तुलनीय है, में एक प्रकार का गैर-विषाक्त शैवाल होता है जिसे कहा जाता है एक समय का यह प्राकृतिक रूप से प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से सूर्य से ऊर्जा प्राप्त करता है। इसके बाद उत्पन्न होने वाला छोटा विद्युत प्रवाह एक एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोड के साथ इंटरैक्ट करता है और एक माइक्रोप्रोसेसर को बिजली देने के लिए उपयोग किया जाता है।

“हमारा प्रकाश संश्लेषक उपकरण बैटरी की तरह काम नहीं करता है क्योंकि यह लगातार ऊर्जा स्रोत के रूप में प्रकाश का उपयोग कर रहा है।” – क्रिस होवे

यह प्रणाली साधारण, सस्ती और अधिकतर रिसाइकिल करने योग्य सामग्रियों से बनी है। इसका मतलब है कि इंटरनेट ऑफ थिंग्स के हिस्से के रूप में बड़ी संख्या में छोटे उपकरणों को शक्ति देने के लिए इसे आसानी से सैकड़ों हजारों बार दोहराया जा सकता है। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह ऑफ-ग्रिड स्थितियों या दूरदराज के स्थानों में सबसे अधिक उपयोगी होने की संभावना है, जहां थोड़ी मात्रा में विद्युत शक्ति सबसे अधिक फायदेमंद हो सकती है।

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के जैव रसायन विभाग के प्रोफेसर क्रिस्टोफर होवे ने कहा, “चीजों के बढ़ते इंटरनेट को ऊर्जा की बढ़ती मात्रा की आवश्यकता है, और हमारा मानना ​​​​है कि यह उन प्रणालियों से आना चाहिए जो बैटरी की तरह स्टोर करने के बजाय ऊर्जा उत्पन्न कर सकते हैं।” कागज के सह-प्रमुख लेखक।

उन्होंने आगे कहा: “हमारा प्रकाश संश्लेषक उपकरण बैटरी की तरह काम नहीं करता है क्योंकि यह लगातार ऊर्जा स्रोत के रूप में प्रकाश का उपयोग कर रहा है।”

प्रयोग में, डिवाइस का उपयोग आर्म कॉर्टेक्स एम0+ को पावर देने के लिए किया गया था, जो एक माइक्रोप्रोसेसर है जिसका व्यापक रूप से IoT उपकरणों में उपयोग किया जाता है। प्राकृतिक प्रकाश और संबंधित तापमान में उतार-चढ़ाव के तहत घरेलू वातावरण और अर्ध-बाहरी परिस्थितियों में संचालन, छह महीने के निरंतर बिजली उत्पादन के बाद, परिणाम प्रकाशन के लिए प्रस्तुत किए गए हैं।

अध्ययन 12 मई, 2022 . पत्रिका में प्रकाशित हुआ था ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान.

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के जैव रसायन विभाग के डॉ पाओलो बॉम्बेली, पेपर के पहले लेखक।

शैवाल को खिलाने की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि वे प्रकाश संश्लेषण करते समय अपना भोजन स्वयं बनाते हैं। और यद्यपि प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है, डिवाइस अंधेरे की अवधि के दौरान ऊर्जा का उत्पादन जारी रख सकता है। शोधकर्ताओं का मानना ​​​​है कि ऐसा इसलिए है क्योंकि शैवाल अपने भोजन में से कुछ को तब संसाधित करते हैं जब प्रकाश नहीं होता है, और यह एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करना जारी रखता है।

इंटरनेट ऑफ थिंग्स इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का एक विशाल और बढ़ता हुआ नेटवर्क है – प्रत्येक बहुत कम शक्ति का उपयोग करता है – जो इंटरनेट पर रीयल-टाइम डेटा एकत्र और साझा करता है। कम लागत वाले कंप्यूटर चिप्स और वायरलेस नेटवर्क का उपयोग करते हुए, कई अरब डिवाइस इस नेटवर्क का हिस्सा हैं – स्मार्ट घड़ियों से लेकर बिजली संयंत्रों में तापमान सेंसर तक। यह संख्या 2035 तक बढ़कर एक ट्रिलियन उपकरणों तक पहुंचने की उम्मीद है, जिसके लिए बड़ी संख्या में पोर्टेबल बिजली स्रोतों की आवश्यकता होती है।

शोधकर्ताओं का कहना है कि लिथियम-आयन बैटरी वाले खरबों IoT उपकरणों को बिजली देना अव्यावहारिक होगा: उन्हें दुनिया भर में सालाना उत्पादन की तुलना में तीन गुना अधिक लिथियम की आवश्यकता होगी। पारंपरिक पीवी उपकरणों का निर्माण खतरनाक सामग्रियों का उपयोग करके किया जाता है जिनका प्रतिकूल पर्यावरणीय प्रभाव पड़ता है।

काम कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय और एक प्रमुख माइक्रोप्रोसेसर डिजाइन कंपनी आर्म के बीच एक सहयोग था। आर्म रिसर्च ने अल्ट्रा-कुशल आर्म कॉर्टेक्स एम0+ टेस्ट चिप विकसित की, बोर्ड का निर्माण किया, और प्रयोगों में दिखाया गया डेटा-एकत्रित क्लाउड इंटरफ़ेस तैयार किया।

संदर्भ: “प्रकाश संश्लेषण द्वारा एक माइक्रोप्रोसेसर का संचालन” पी। बॉम्बेली, ए। सावंत, ए। स्कारम्पी, एसजे एल राउडेन, डी। एच। ग्रीन, ए। एर्बे, ई। rstøl, आई। जेवरमोविक, एम। एफ। होहमैन-मैरियट, एस। पी। ट्रासट्टी, ई द्वारा ओजर और सीजे होवे, 12 मई 2022, यहां उपलब्ध है। ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान.
डीओआई: 10.1039 / D2EE00233G

शोध को नेशनल सेंटर फॉर इनोवेशन इन बायोफिल्म्स द्वारा वित्त पोषित किया गया था।

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