Wissenschaftler haben das Funktionsprinzip von tragbaren Batterien und Geräten zur Gewinnung von Energie aus der Umwelt kombiniert und das Roboter-Elektroauto ohne Hilfe und um ein Vielfaches effizienter bewegt, um die Nachteile beider Methoden zu beseitigen.
Die School of Engineering and Applied Sciences der University of Pennsylvania hat ein einzigartiges Roboterauto entwickelt. Das Gerät wird aufgrund der Zerstörung chemischer Bindungen in Metallen aufgeladen, die es selbst erzeugt und unter der "Sauce" eines Polymerhydrogels "frisst". Eine Studie, die zwei Grundprinzipien des Ladens elektrischer Geräte kombiniert, wird in ACS Energy Letters veröffentlicht.
Mobile elektrische Geräte werden mit tragbaren Batterien oder Geräten betrieben, die Umweltenergie in Elektrizität umwandeln.
Ein offensichtlicher und unvermeidbarer Nachteil von Batterien besteht darin, dass ihre Ressourcen durch ihre physische Größe begrenzt sind. Eine Leistung, die ausreicht, um elektrische Geräte zu betreiben, kann durch Erhöhen des Volumens und der Masse der Batterie erhalten werden. Der größte Teil der gespeicherten Energie wird jedoch für das Bewegen der Batterie selbst aufgewendet. Bei Miniaturrobotern ist die Batterie eindeutig kein Favorit.
Wenn Sie einen natürlichen Energiewandler wie ein Solarpanel verwenden, geht das Pech mit der Tragfähigkeit reibungslos in den Sonnenuntergang. Das gelöste Problem wird jedoch sofort durch ein neues ersetzt: unzureichende Leistung und geringe Konvertierungsgeschwindigkeit. Die begrenzten Betriebsbedingungen des Konverters werden dem Paar peinlich verbunden sein: Bei bewölktem Wetter macht das gleiche Solarpanel wenig Sinn.
In der neuen Entwicklung haben Wissenschaftler das bekannte Prinzip der Energiegewinnung durch Zerstörung chemischer Bindungen und Bildung neuer Bindungen angewendet. Ähnliches passiert bei Redoxreaktionen in Lithium-Ionen-Batterien. Der Unterschied besteht darin, dass die Elektronenquelle eine Metalloberfläche war, auf der sich das Elektroauto bewegte.
Die eingebaute Kathode "untersuchte" wie die Nase eines Ameisenbären die Oberfläche auf der Suche nach "Nahrung" - Elektronen. Das leitende Medium, der Elektrolyt, war ein Hydrogel aus Polymerketten, mit dem das Elektroauto seinen Weg großzügig schmierte. Während des Versuchs wurde die Metalloberfläche mit einem Mikrorost bedeckt. Die erzielte Leistung war jedoch zehnmal so hoch wie die eines Solarpanels und dreizehnmal so hoch wie die eines Lithium-Ionen-Akkus.
Wie von den Entwicklern konzipiert, werden solche elektrischen Roboter in Zukunft in der Lage sein, Metallnahrungsmittel unabhängig aus der Umwelt zu extrahieren und sich vollständig mit Energie zu versorgen.
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Elena Lee
