Генератор работающий на морской воде переключается автономно в зависимости от необходимости

Инновационный новый метод получения прямой электрохимической энергии из морской воды означает, что погружные роботы , транспортные средства и детекторы могут все глубже и дольше погружаться в неизвестность.

Экстремальные условия глубин океана представляют огромные проблемы для подводных исследовательских, ремонтных и контрольных устройств, и быть привязанным через силовой спасательный трос к кораблю на поверхности не только мешает, но и зачастую невозможно.

Это означает, что подводные аппараты и приборы действительно нуждаются в собственных бортовых источниках питания. Конечно, этот ресурс достаточно ограничен, и поэтому долгое пребывание под водой невозможно.

Способы получения электричества под водой

Один из способов справиться с этими ограничениями - создать дополнительное электричество из самой морской воды. Эта технология существует - на разных стадиях развития - но исследователи из Восточно-Китайского педагогического университета (ECNU) подошли к проблеме с несколько иной точки зрения.

Доклады в журнале Angewandte Chemie, доктора Мин Ху из Школы физики и материаловедения ECNU и его коллег были вдохновлены способностью некоторых морских организмов переключать дыхание клеток между аэробным и анаэробным, используя различные материалы в качестве акцепторов электронов.

Используя эти принципы, исследователи разработали новый тип генератора энергии, который может эффективно и по доступным ценам удовлетворять изменяющимся требованиям к мощности погружной технологии.

Их система не только обеспечивает надежное и долговременное питание, но также обеспечивает автономные триггеры для решения задач с низким энергопотреблением (таких как освещение, температурные мониторы и само передвижение под водой) или коротких задач с высоким энергопотреблением, к примеру ускорение, а также использование механических захватов.

Особенный материал

Это переключаемое производство электроэнергии стало возможным благодаря использованию катода из Prussian Blue. Да, Prussian Blue -пигмент, который они использовали в чертежах. Prussian Blue дешев и обилен, что делает батареи, которые используют его для своих электродов, экономически привлекательными. Но у материала есть и другие преимущества, кроме цены. Его уникальный состав позволяет накапливать энергию гораздо быстрее - и обратимо - по сравнению с другими соединениями, обычно используемыми для аккумуляторных электродов.

Это делает его невероятно устойчивым, особенно когда речь идет о циклах зарядки / разрядки. Prussian Blue соединен с цианид-ионами в качестве «стоек» и ионами железа в качестве «узлов», которые легко принимают и высвобождают электроны, и в сочетании с металлическим анодом могут использоваться для выработки электроэнергии из окружающей морской воды.

Способность автономно переключать режимы для удовлетворения различных требований к мощности - вот что делает этот генератор - или, как исследователи называют его, «автоматически переключаемой двухрежимной системой извлечения энергии из морской воды» - настолько интересным. Когда энергопотребление низкое, система полагается на растворенный кислород. Поскольку в морской воде содержится много растворенного кислорода (Хотя и в малых концентрациях), то сила небольшого тока теоретически не ограничена.

Когда погружному устройству требуется быстрое увеличение количества электрического тока для более энергоемких задач, низкая концентрация кислорода не в состоянии справиться с этой задачей, но ситуация меняется, когда катод из Prussian Blue изменяет режим получения энергии. В ответ на потребность в энергии обильные положительно заряженные ионы натрия - и, следовательно, обильные электроны - быстро поглощаются.

Когда потребность уменьшается, электроны снова получают от кислорода, ионы натрия исчезают, и генератор возвращается в режим низкого энергопотребления и длительной работы. Тестовая система, которая, как заявляет команда, устойчива к коррозии и способна выдерживать многочисленные переключения режимов, успешно работала непрерывно в режиме низкой мощности в течение четырех дней подряд без видимой её потери.