Аккумуляторные батареи служат человечеству достаточно хорошо уже на протяжении нескольких десятилетий. Однако, размеры современных электронных устройств уменьшаются буквально с каждым годом, и в них, этих устройствах, уже не остается места для тяжелых, достаточно габаритных батарей, которые, к тому же, требуют периодической подзарядки. Есть, конечно, и альтернативные источники энергии, такие, как солнечные батареи, но все они, к сожалению, сильно зависят от условий окружающей среды и не способны в большинстве случаев, обеспечить достаточную постоянную мощность. Свой вариант решения описанной выше проблемы представили исследователи из Пенсильванского университета, созданный ими источник питания приводит в действие небольшого колесного робота, который в буквальном смысле “пожирает” металл поверхности, по которой он движется.
Созданный учеными источник питания можно назвать быстродействующей химической батареей, некоторые из компонентов которой (металл и воздух), являются элементами окружающей среды. И такая технология получила название MAS (metal-air scavenger). MAS-батарея имеет все традиционные компоненты обычных батарей, включая катод, анод и электролит. Однако, анод не является частью конструкции этой батареи, в его роли может выступать любая металлическая поверхность, над которой располагаются остальные компоненты батареи.
Катод изготовлен из углерода, покрытого слоем PTFE-пластика (polytetrafluoroethylene), в состав углеродного материала включены платиновые наночастицы, выполняющие роль катализатора. В качестве электролита выступает гидрогель, в состав которого входит раствор определенных солей, и когда этот желеобразный участок батареи тянут по металлической поверхности, он окисляет металл и, ломая химические связи, вырабатывая электрическую энергию. А необходимый для этой реакции кислород отбирается из воздуха расположенным выше катодом.
“Наша MAS-технология имеет в 10 раз больший показатель плотности энергии, чем аналогичный показатель других систем, черпающих энергию из окружающей среды. Поэтому мы уже можем конкурировать с аккумуляторными батареями” – пишут исследователи, – “Это использует традиционные для батарей химические процессы, но имеет гораздо меньший вес, так как некоторые компоненты берутся из окружающей среды”.
Созданный учеными MAS-источник энергии был установлен на маленькой модели автомобиля с электрическим моторчиком, который тянул гидрогель по алюминиевой поверхности. Эта модель начала двигаться по кругу и единственное, в чем она нуждалась – это в небольшом количестве воды для периодического увлажнения слоя гидрогеля. Конечно, процесс окисления, производимый MAS-батареей, оставляет за собой след из оксида металла. Но этот процесс затрагивает слой поверхности, толщиной в 100 микронов, и это не наносит значительного ущерба структуре поверхности.
В скором времени такая технология может быть использована для обеспечения энергией малопотребляющих устройств из разряда Интернета Вещей (internet-of-things), которые устанавливаются на движущихся объектах, к примеру, как датчики на транспортных контейнерах и т.п.