Роботы будут питаться металлическим мусором и превращать его в энергию
В Школе инженерных и прикладных наук Университета Пенсильвании создали уникальный робот-автомобиль. Аппарат заряжается за счет разрушения химических связей в металлах, которые добывает самостоятельно и «ест» под «соусом» из полимерного гидрогеля. Исследование, объединяющее два фундаментальных принципа зарядки электрических устройств, опубликовано в журнале ACS Energy Letters.
Мобильные электрические аппараты питаются за счет переносных аккумуляторов либо устройств, преобразующих энергию окружающей среды в электричество.
Очевидный и неустранимый минус батареек в том, что их ресурс ограничен физическими размерами. Мощность, достаточную для работы электрических устройств, можно получить, если увеличить объем и массу аккумулятора. Однако большая часть накопленной энергии уйдет на перемещение самой батарейки. В случае с миниатюрными роботами аккумулятор явно не фаворит.
Если использовать преобразователь природной энергии, типа солнечной панели, незадача с грузоподъемностью плавно уйдет в закат. Но решенную проблему тут же подменят новые: недостаточная мощность и мизерная скорость преобразования. К парочке смущенно присоединятся ограниченные условия работы преобразователя: от той же солнечной панели в пасмурную погоду толка будет мало.
В новой разработке ученые применили известный принцип получения энергии через разрушение химических связей и образование новых. Нечто подобное происходит в окислительно-восстановительных реакциях в литий-ионных батарейках. Отличие в том, что источником электронов служила металлическая поверхность, по которой перемещался электромобиль.
Встроенный катод, подобно носу муравьеда, «прощупывал» поверхность в поисках «пищи» — электронов. Проводящей средой — электролитом — служил гидрогель из полимерных цепей, которым электромобиль щедро смазывал свой путь. В ходе эксперимента металлическая поверхность покрылась микроржачиной. Зато достигнутая мощность в 10 раз превзошла мощность солнечной панели и в 13 раз превысила выхлоп литий-ионной батареи.
По задумке разработчиков, подобные электрические роботы в будущем смогут самостоятельно добывать себе металлическую «пищу» из окружающей среды и полностью обеспечивать себя энергией.