EO

Robots kunnen nu metaal 'eten' voor energie

13 mei 2020 om 13:18 uur

Net als een traditionele batterij begint het Mas met een kathode die is aangesloten op het apparaat dat het van stroom voorziet. Onder de kathode bevindt zich een plak hydrogel, een sponsachtig netwerk van polymeerketens dat elektronen tussen het metalen oppervlak en de kathode geleidt via de watermoleculen die het draagt. De hydrogel werkt als een elektrolyt, een metalen oppervlak raakt functioneert als de anode van een accu met een elektronen stromen naar de kathode en stroom het aangesloten apparaat. Bron: Pikul Research Group, Penn Techniek

Onderzoekers van de School of Engineering and Applied Science van de University of Pennsylvania hebben een ‘metal-air scavenger’ (metaal-lucht-eter, MAS) ontwikkeld die robots aandrijft door metaal te eten. Het nieuwe apparaat overbrugt de kloof tussen batterijen en energie-oogstsystemen.


Het onderzoek is gepubliceerd in ACS Energy

 

Batterijen slaan energie efficiënt op, maar ze zijn zwaar en hebben een beperkte capaciteit. Oogstsystemen halen energie uit de omgeving, maar ze kunnen alleen onder bepaalde omstandigheden werken en kunnen de energie niet snel bruikbaar maken. De Mas werkt als een accu en een oogsttsysteem. Het levert kracht door een reeks chemische bindingen herhaaldelijk te vormen en breken. De stroom wordt geleverd door de energie in de omgeving van het apparaat, in dit geval door de chemische bindingen in het metaal en de lucht rondom.

 

De onderzoekers denken dat hun apparaat de basis kan zijn voor een nieuw paradigma in de robotica. Machines kunnen blijven werken door metaal te zoeken, te ‘eten' en de chemische binding te breken voor energie, net zoals mensen voedsel eten voor energie.

 

De technologie waaruit robothersenen bestaan en de technologie die ze aandrijft, zijn niet op op een vergelijkbare manier schaalbaar. Bij het verkleinen van individuele transistors kan de chip meer rekenkracht leveren in een kleiner pakket. Maar batterijen werken niet zo. Met kleinere batterijen ligt de dichtheid van chemische bindingen vast en zijn er minder bindingen om te verbreken. Het rangschikken van de batterijen lost dit probleem niet op. Grotere batterijen zijn zwaarder en de robot moet compenseren voor het gewicht, zodat de extra energie wordt verspild. De enige manier om dit te doorbreken, is volgens het team door te zoeken naar chemische bindingen.

 

Mas begint met een kathode die is aangesloten op het apparaat als het stroom levert. Een plak hydrogel onder de kathode geleidt elektronen tussen het metalen oppervlak en de kathode via watermoleculen. De hydrogel werkt als een elektrolyt, dus elk metalen oppervlak dat het aanraakt, fungeert als de kathode van de batterij en voedt het apparaat.

 

Om Mas te testen, verbonden de onderzoekers het met een klein gemotoriseerd voertuig. Het voertuig sleepte de hydrogel mee, oxideerde de metalen oppervlakken waarover het reisde en liet een laag roest achter. Het was uitgerust met een klein reservoir dat continu water in de hydrogel afvoerde om uitdroging te voorkomen. Het team testte Mas op zink en roestvast staal en ontdekte dat verschillende metalen verschillende energiedichtheden geven, afhankelijk van hun oxidatiepotentieel. Oxidatie vindt alleen plaats binnen 100 micron van het oppervlak.

 

De onderzoekers stellen dat Mas 13 keer de energiedichtheid heeft van een lithium-ionbatterij en dat het apparaat alleen de hydrogel en kathode hoeft te dragen.

 

 

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuw! Lichtschermen PSENopt II – Nu met verbeterde spiegelzuilen

Pilz maakt het portfolio met lichtschermen compleet: De lichtschermen PSENopt II zijn niet alleen verkrijgbaar voor...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

16 juni 2020, online

Power Electronics event

Het doel van dit event is de diversiteit van toepassingen, innovaties en kennis te presenteren op het...

16 juni 2020, Veldhoven

Business Software Event 2020

‘Boost your business with connected software & smart data’. Dat is het thema van het Business...

17 juni 2020, Vianen

Industrial Ethernet Event

Hoe kun je het maximale uit Industrial Ethernet halen?

Meer agendapunten »