英國紐卡斯爾大學開發一種新的低光源環境下能源採集技術，可滿足邊緣運算需求

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科技產業資訊室(iKnow) - 瑞課發表於 2025年4月30日

圖、英國紐卡斯爾大學開發一種新的低光源環境下能源採集技術，可滿足邊緣運算需求

英國紐卡斯爾(Newcastle)大學領導的國際研究團隊成功開發出全球首個高效整合光能收集與儲存系統，可提供物聯網(IoT)邊緣運算的人工智慧(AI)自主電力而不需要掛載電池，這項技術已於2025年4月發表於《Energy & Environmental Science》期刊。

物聯網的蓬勃發展，讓我們生活周遭充滿了各式各樣的感測器與微型裝置，從智慧家庭、穿戴裝置到工業監控，物聯網裝置無所不在地收集數據、分析資料，並與雲端或其他裝置互聯，為我們帶來前所未有的便利性與效率。然而，這些數以億計的裝置，其能源供應卻一直是個巨大的挑戰。為了解決這個困境，「無電池」技術應運而生，其核心概念是讓裝置直接從周遭環境中擷取微弱的能量，例如光能、熱能、動能，甚至是無處不在的無線電波，如 Wi-Fi、藍牙、手機訊號等，將其轉換為足以驅動裝置運作的電力。

英國紐卡斯爾大學研究團隊發表的光能採集與儲存系統，其創新核心是三端光電容器，結合了高效率的染料敏化太陽能電池(DSC)、分子工程設計的超級電容器，以及由可生物降解的香菇衍生幾丁質膜構成的系統。在室內1,000流明(lux)的照明條件下，該裝置可產生達到了 920 毫伏(mV)的電壓和實現18%的整體充電效率，並實現物聯網裝置的網路和邊緣AI運算的持續無電池運作。研究團隊也同步發展了AI推論物聯網平台，以每次推理僅0.8 mJ的功耗完成了93%的準確率完成影像辨識任務。

該計畫的共同研究者Marina Freitag教授分享到，此研究成果結合了基礎分子工程到現實世界邊緣人工智慧應用，透過跨領域的知識與技術整合，最終得以實現一個完全整合、可運行的系統。

該計畫的共同研究者Marina Freitag教授分享到，此研究成果結合了基礎分子工程到現實世界邊緣人工智慧應用，透過跨領域的知識與技術整合，最終得以實現一個完全整合、可運行的系統。紐卡斯爾大學的研究團隊所開發的三端光電電容器，不僅在實驗室中展現出色的性能，更在實際應用中證明其可行性。

這項技術對各產業影響深遠。在智慧城市中，它可實現感測器網路，無需更換電池即可監測交通、空氣品質或能源使用。在醫療領域，無電池物聯網設備可用於穿戴式感測器或監控醫療器材，確保可靠度並降低營運成本。工業應用包括預測性維護，透過環境光驅動的感測器監測機械狀況，減少停機時間。該技術也符合聯合國永續發展目標第七項「可負擔且清潔能源」，有助於減少每年數十億顆一次性電池對環境的影響。

這項由紐卡斯爾大學領導的國際合作研究，展示了跨領域、跨國界合作在解決複雜科技與永續問題上的潛力。透過整合分子工程、生物可降解材料、先進模擬技術與實際AI應用，該團隊為未來智慧社會的發展提供了可行的解決方案。隨著這項技術的成熟與產業化推廣，我們有望見證一個無需電池、零維護、環境友善的智慧裝置新時代的到來。(1079字；圖1)

參考資料：
New standard developed for battery-free, AI-enabled IoT devices. Tech Xplore. 2025/04/28.
Unlocking High-Performance Photocapacitors for Edge Computing in Low-Light Environments. Energy & Environmental Science. 2025/04/23. (DOI: 10.1039/D5EE01052G)
New standard developed for battery-free, AI-enabled IoT devices. Newcastle University. 2025/04/28.

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