Bár a technológia sokat fejlődött az elmúlt évtizedekben, a különböző, távolról irányítható búvárrobotoknak továbbra is van egy igen komoly gyengesége: az akkumulátoruk miatt csak korlátozott ideig képesek a víz alatt dolgozni. Ez azonban hamarosan változhat, méghozzá egy olyan eszköznek köszönhetően, ami kétféle módon is képes elektromos áramot előállítani a tenger vizéből – írja az IFLScience.

A fejlesztés kétféleképpen működhet: az egyik lassú, ám tartós energiaellátást biztosít, a másik mód viszont rövid ideig tartó, ám nagy mennyiségű árammal láthatja el a szerkezeteket. Hogy épp melyikre van szükség, azt a robot maga döntheti el, és ő is kapcsolhatja át az előállítás módját. A működés elvét a biológiából leste el Ming Hu, a Kelet-Kínai Egyetem kutatója.

Bluefin Robotics

Az embereknek a könnyű vagy közepes intenzitású mozgás esetben bizonyos mennyiségű oxigénre van szükségük ahhoz, hogy szénhidrátot égessenek el. A súlyemelésnél vagy a rövid sprinteknél viszont már anaerob módon végzik el az izmok az anyagcserét. Hasonló a helyzet a vízben élő élőlényekkel is: a hosszú távú munkavégzéshez a szervezetük a vízből szűri ki az oxigént, ám ha több energiára van szükségük, másfajta módon "állítják" azt elő.

Ming Hu az Angewandte Chemie című tudományos szaklapban megjelent tanulmányában egy olyan energiaforrásról ír, ami megfelelhet ezeknek az elvárásoknak. Ehhez fémorganikus vegyületeket (MOF) kell használni – egész pontosan a polimerek egy olyan csoportját, ami katódként működve alkalmas a gázok tárolására és tisztítására. Ebben az esetben a MOF cianidionok és vasionok párjából épül fel.

Az esetek többségében az elektronok a fém anódtól a katód felé vándorolnak, miközben az oldott oxigénből O₂ állítódik elő. Hacsak a búvárrobot nem a tengeri "halálzónában" tartózkodik, a folyamat gyakorlatilag korlátlan ideig működhet.

Ming Hu

Az egyetlen probléma, hogy még egy jól elkevert vízben is nagyon kevés az oxigén ahhoz, hogy rövid idő alatt nagy mennyiségű energiához lehessen hozzájutni. Hu fejlesztése ezt úgy hidalja át, hogy egy plusz elektront "küld" minden vasionnak, így változtatva meg a töltésüket Fe3+-ról Fe2+-ra. Mindez arra kényszeríti a tengervízben lévő Na+ ionokat, hogy a MOF felé vándoroljanak, így állítva helyre az egyensúlyt.

Mivel a tengervíz natriom-koncentrációja jóval magasabb, mint az oldott oxigén szintje, így sokkal hamarabb képes a rendszer elektromos áramot termelni anélkül, hogy még több vízre lenne szükség.

A MOF ugyanakkor véges számú vasiont tartalmaz, így a rendszer sem működhet végtelen ideig. A rendszer azonban regenerálja önmagát: miután a szükséges energialöketet megkapta, a plusz elektront leadja a vasion, így újra Fe3+ lesz belőle. Hogy mikor lesz mindebből valós felhasználás, nem tudni, de annyit már sikerült elérni a kísérletekben, hogy 39 LED-izzó világítani kezdjen, illetve egy kis méretű propellert is meg tudtak hajtani a módszerrel. A rendszer pedig ellenállt a korróziónak, ami kifejezetten előnyös tulajdonság a vízben.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.