Энергоснабжение мобильных роботов остаётся сложной задачей: батареи утяжеляют устройство, а альтернативные источники вроде солнечных панелей обеспечивают нестабильную и медленную подачу энергии. Инженеры из Университета Висконсин-Мэдисон предложили оригинальное решение — жидкостную систему хранения и передачи энергии, вдохновлённую человеческой кровеносной системой.
Как это работает
В отличие от традиционных электрохимических источников энергии, таких как топливные элементы и металло-воздушные батареи, где газ вступает в реакцию только на поверхности электролита, новая система использует эмульсию на основе силиконового масла в воде. Газ (в частности кислород) в этой системе не просто контактирует с жидкостью на поверхности, а вводится прямо внутрь электролита. Это позволяет увеличить количество растворённого кислорода до шести раз по сравнению с чистой водой.
Полученный раствор, названный ACE (aqueous air catholyte emulsion), содержит всего 20% силиконового масла, но при этом способен хранить в два раза больше кислорода, чем стандартный электролит на основе гидроксида калия (KOH). Такая структура позволяет всей жидкости участвовать в реакциях, а не только её поверхности, что делает подачу энергии более быстрой и стабильной.
Зачем это нужно
Созданная система — шаг вперёд в разработке лёгких, эффективных источников питания для мобильной робототехники. Ранее та же команда учёных разработала синтетическую сосудистую систему для мягкого рыбообразного робота, продлевая время его автономной работы с помощью многофункциональной жидкости, совмещающей функции накопителя энергии и гидравлического привода.
Новая эмульсия также может найти применение в экологически чистом химическом производстве, например, при преобразовании углекислого газа в топливо или химические соединения. Благодаря улучшенному взаимодействию между газом и электролитом такая технология может снизить расходы и уменьшить размеры промышленных установок.
Следующим этапом исследования станет разработка жидкого анода, что приблизит создание полностью жидкостной системы питания — потенциальной основы для компактных и адаптивных роботов будущего.
