Em vez de baterias, os robôs podem literalmente se alimentar de metal e ar

Para algumas aplicações, as baterias clássicas são muito pesadas e não são eficientes, por exemplo, para robôs ou dispositivos de IoT. Nesse caso, os cientistas propuseram um sistema de energia que literalmente absorve o metal do meio ambiente e usa o oxigênio do ar para reações químicas com ele. A densidade de energia dessas baterias é até 13 vezes maior que a das baterias de íon-lítio.

A idéia de “virar” a bateria do avesso – transformar o metal no ânodo no ambiente externo e usar oxigênio do ar – surgiu com uma equipe de pesquisadores da Universidade da Pensilvânia. Eles chamaram seu desenvolvimento de limpador de ar e metal (MAS). O design do sistema de energia MAS ainda tem o layout de uma bateria clássica, incluindo um cátodo, ânodo e eletrólito. Mas o truque principal é que o ânodo será qualquer superfície metálica sobre a qual esse sistema se moverá.
O cátodo da bateria é feito de carbono e revestido com politetrafluoretileno (PTFE) intercalado com nanobots de platina. O eletrólito é um hidrogel contendo água salgada (o sistema deve conter um reservatório de água salgada, que é consumido à medida que o dispositivo se move sobre uma superfície metálica). Quando a estrutura da bateria se move ao longo da superfície do metal, o metal (ânodo) oxida e a reação de redução no cátodo envolve oxigênio do ar circundante. Em outras palavras, as reações são as mesmas de uma bateria convencional.

“Nosso MAS tem uma densidade de potência 10 vezes maior que os melhores colhedores [sistemas para extrair energia do meio ambiente – aprox. Ed.], E podemos competir com as baterias ”, disse James Pikul, pesquisador principal do projeto. “O sistema utiliza a química da bateria, mas não tem o peso certo porque retira produtos químicos do ambiente”.
“Densidade energética é a razão entre energia disponível e peso que precisa ser transportada”, diz Pikul. “Mesmo levando em consideração o peso da água extra, o MAS tem densidade de energia 13 vezes maior do que uma bateria de íon-lítio, porque o veículo carregava apenas hidrogel e cátodo, e não metal ou oxigênio, que fornecia produção de energia.”

Durante o movimento do sistema de alimentação através do metal, ocorre uma camada de ferrugem, mas não é mais espessa que 100 mícrons e não leva a danos estruturais significativos. Uma das aplicações desse sistema pode ser o fornecimento de sensores em contêineres de transporte. Finalmente, a água para o eletrólito pode ser extraída do ar, aumentando a autonomia de tais sistemas de energia.
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