漫游的机器人在寻找金属吃;会出什么问题呢?

2020-05-07 02:52:27

宾夕法尼亚大学的一个工程实验室已经开发出一种可爱的小型机器,它可以从金属和空气中自行发电。

需要自己供电的设备有两个基本选择:电池或收割机。电池内部储存能量。但它们的能源供应有限,而且它们很重。

收割机,如太阳能电池板,从它们的环境中收集能量,所以它们的供应理论上是无限的。不利的一面是,它们的功率密度比电池低,这意味着它们不能很快将收集到的能量转化为电力。它们只能在特定条件下运行。

宾夕法尼亚大学的金属-空气清道夫,或称MAS,结合了两者的最佳功能。就像电池一样,它通过反复断裂和形成一系列化学键来提供动力。就像收割机一样,它从环境中的能量中获取能量:金属和空气中的化学键。

宾夕法尼亚大学机械工程和应用机械系助理教授、研究带头人詹姆斯·皮库尔(James Pikul)表示:我们的MAS的功率密度是最好的收割机的10倍,以至于我们可以与电池竞争。宾夕法尼亚工程公司的一份新闻稿引用了皮库尔的话。

它使用的是电池化学,但没有相应的重量,因为它从环境中吸收了这些化学物质。

在电池中,电子从阳极流向阴极,为器件供电。这种金属-空气清除器有一个阴极连接到一块水凝胶上,水凝胶是一种海绵状的聚合物链网络。水凝胶通过其携带的水分子在金属表面和阴极之间传导电子。任何金属表面都起阳极的作用。

水凝胶会氧化表面,留下一层铁锈。幸运的是,铁锈只有百微米(0.004英寸)深,所以对结构的破坏很小。

皮库尔说,即使考虑到额外的水的重量,MAS的能量密度也是锂离子电池的13倍,因为汽车只需携带水凝胶和阴极,而不需要携带提供能量的金属或氧气。

研究人员还成功地在锌和不锈钢上测试了这种金属-空气清除剂。能量密度随金属氧化电位的不同而不同。

今年2月,皮库尔和他的实验室成员王敏(Min Wang)和同事乌纳蒂·乔希(Unnati Joshi)在“ACS能源快报”(ACS Energy Letters)杂志上发表了他们的发现。

皮库尔说,随着机器人变得更智能、更能干,我们不再需要把它们插到墙上。他们可以像人类一样为自己找到能源。

有一天,需要给电池充电的机器人只需要找到一些铝就可以用MAS吃饭,这将为它提供足够的电力,让它工作到下一顿饭。

这样我们就可以期待一个机器人四处游荡寻找金属吃的未来了?嗯,太好了。也许吧。