Електроніка, що працює автономно, може отримувати енергію з двох джерел: використовуючи батареї та збираючи енергію з навколишнього середовища. Батареї можуть накопичувати енергію, проте вони важкі та мають обмежену ємність. Збирання енергії, наприклад, через сонячні панелі дуже сильно залежить від середовища. Як повідомляє Technology.org, вчені з Університету Пенсильванії запропонували третій спосіб, що комбінує переваги двох попередніх.

Цей спосіб генерує енергію, постійно руйнуючи та створюючі хімічні зв’язки між елементами подібно до того, як живі організми перетравлюють їжу. Машини, що живляться таким способом, можуть запасати в батареях енергію, отриману з довкілля — металу та повітря. Із хімічної точки зору вони насправді «їдять» метал.

Досліднік, Джеймс Пікуль (James Pikul) та його колеги Мін Ван (Min Wang) та Уннаті Йоші (Unnati Joshi) опублікували це дослідження у журналі ACS Energy Letters.

Як і традиційна батарея, це джерело енергії має катод, що під’єднується до механізму, який воно живить. Під катодом лежить блок гідрогелю, сітки полімерних ланцюжків, схожих на губку, що проводить електрони між металевою поверхнею та катодом через молекули води у гелі. Гідрогель працює як електроліт, а будь-яка металева поверхня, якої він торкається, — як анод батареї. Це дозволяє електронам текти до катода та живити прилад.

Для свого експерименту вчені під’єднали мотор і колеса до такого джерела живлення. Прилад торкався гідрогелевою подушкою металу, по якому їздив, окислюючи його та лишаючи за собою мікроскопічно тонкий шар іржі. Експеримент було проведено на поверхні з алюмінію, цинку та неіржавної сталі. Прилад отримував різну кількість енергії залежно від здатності металу до окиснення.

Команда наголошує, що реакція окиснення відбувається лише на товщині у сто мікрон. Хоча джерело може використати усі доступні молекули з конкретної ділянки поверхні, спричинити суттєву шкоду металу воно не може.

Результат показує ефективність, вдесятеро вищу за найкращі способи отримання енергії з навколишнього середовища та у 13 разів вищу за літій-іонні батареї. Такий тип живлення може стати майбутнім робототехніки, що дозволить машинам самим шукати для себе «їжу». Цю технологію вже хочуть використовувати для забезпечення дешевого автономного освітлення будинків у країнах, що розвиваються, та сенсорів для контейнерів із товарами, що можуть попереджати про злам, крадіжку, перевезення незаконного вантажу або навіть торгівлю людьми.

Текст: Дар’я Цепкова
Фото обкладинки: Університет Пенсильванії