Wetenschappers hebben het principe van de werking van draagbare batterijen gecombineerd met apparaten om energie uit de omgeving te halen en, door de nadelen van beide methoden te elimineren, de elektrische robotauto zonder hulp en vele malen efficiënter laten rijden.
De School of Engineering and Applied Sciences van de University of Pennsylvania heeft een unieke robotauto gemaakt. Het apparaat wordt opgeladen door de vernietiging van chemische bindingen in metalen, die het zelf produceert en "eet" onder de "saus" van een polymeerhydrogel. Een studie die twee fundamentele principes voor het opladen van elektrische apparaten combineert, is gepubliceerd in ACS Energy Letters.
Mobiele elektrische apparaten worden aangedreven door draagbare batterijen of apparaten die omgevingsenergie omzetten in elektriciteit.
Een duidelijk en onvermijdelijk nadeel van batterijen is dat hun hulpbronnen beperkt zijn door hun fysieke grootte. Vermogen dat voldoende is om elektrische apparaten te laten werken, kan worden verkregen door het volume en de massa van de batterij te vergroten. De meeste opgeslagen energie wordt echter besteed aan het verplaatsen van de batterij zelf. In het geval van miniatuurrobots is de batterij duidelijk geen favoriet.
Maak je gebruik van een natuurlijke energieomvormer, zoals een zonnepaneel, dan gaat de pech met het draagvermogen soepel de zonsondergang in. Maar het opgeloste probleem zal onmiddellijk worden vervangen door nieuwe: onvoldoende stroom en geringe conversiesnelheid. Het paar zal beschaamd worden vergezeld door de beperkte bedrijfsomstandigheden van de omvormer: bij bewolkt weer zal er weinig gevoel zijn van hetzelfde zonnepaneel.
In de nieuwe ontwikkeling hebben wetenschappers het bekende principe van het verkrijgen van energie door de vernietiging van chemische bindingen en de vorming van nieuwe toegepast. Iets soortgelijks gebeurt bij redoxreacties in lithium-ionbatterijen. Het verschil is dat de bron van elektronen een metalen oppervlak was waarop de elektrische auto reed.
De ingebouwde kathode 'sondeerde', net als de neus van een miereneter, het oppervlak op zoek naar 'voedsel' - elektronen. Het geleidende medium, de elektrolyt, was een hydrogel gemaakt van polymeerkettingen, waarmee de elektrische auto rijkelijk zijn pad smeerde. Tijdens het experiment werd het metalen oppervlak bedekt met een micro-roest. Maar het bereikte vermogen was 10 keer dat van een zonnepaneel en 13 keer dat van een lithium-ionbatterij.
Zoals bedacht door de ontwikkelaars, zullen dergelijke elektrische robots in de toekomst zelfstandig metaal "voedsel" uit de omgeving kunnen halen en zichzelf volledig van energie kunnen voorzien.
Promotie video:
Elena Lee
