Hlavní navigace

Biomorfní baterie pro roboty slibují až 72x větší zásoby energie

 Autor: © Pavel Ignatov - Fotolia.com
Představte si takovou tukovou zásobu, jakou mají různá zvířata; nebo ještě lépe, velblouda s jeho hrby. Tak podobně fungují zinkové biomorfní baterie, v současnosti jedna z nejžhavějších technologií v robotice.
Redakce 17. 3. 2021

Sdílet

Pandemie vědu nezastaví, a vývoj znovu nabíjecích zinkových baterií pevně integrovaných do „těla“ robota pokračuje.

Membrána baterie je z nanomateriálu založeném na recyklovaném kevlaru, takže je lehká a velmi odolná. Výzkumníci z Michiganské univerzity, kteří na baterii pracují, mluví o využití 30 let R&D.

Podobný vývoj baterií, a jejich integrace přímo do těla robota, je nutná vzhledem k jejich zmenšování. Pokud chtějí vědci vyvinout mikroskopické roboty schopné fungovat samostatně třeba v lidském těle – což mimo jiné chtějí – pak je zmenšování a zefektivňování baterií velmi důležité. To je ale vzdálená budoucnost, nyní si představme raději roboty o velikosti středního pavouka.

Biomorfní baterie by případně našly využití i jinde; jednou z největších překážek současných technologií jsou právě nedostatečná bateriová zařízení, která jsou moc velká, moc těžká a jejich efektivita je příliš nízká.

Zinkové biomorfní baterie mají potenciál výrazně překonat pokročilé lithiové baterie, ale bohužel jsou před vědci ještě roky výzkumu. První pokusy jsou ale slibné, jeden z autorů studie z Michiganské univerzity, Mingqiang Wang, uvažuje, že by roboti se exteriérem ze zinkové baterie mohly disponovat až 72x většími zásobami energie oproti robotům s jednou lithium-iontovou baterií.

Tyto zinkové baterie fungují na principu přeměny iontů hydroxidu mezi elektrodami zinku a elektrolytovou membránou na energii, a to za pomoci aramidových nanovláken a na vodě založeném polymerovém gelu, který iontům hydroxidu pomáhá fungovat tak, jak je pro baterii žádoucí. Aramidová nanovlákna jsou kevlarový materiál používaný v neprůstřelných vestách.

Baterie jsou z většiny netoxické a využívání méně vzácných materiálů, jsou tak šetrnější k přírodě. Baterie by po mechanickém poškození neměly začít hořet díky aramidovým nanovláknům a gelu.

Nevýhodou zinkových baterií je, že vysokou kapacitu si udrží jen na nějakých 100 cyklů – to je výrazně méně než lithium-iontové baterie třeba v našich smartphonech. Je to proto, že zinek si během procesu vytváří drobné bodce, nerovnosti, které nakonec prolomí membránu mezi elektrodami. Čím silnější jsou aramidová nanovlákna, tím déle baterie vydrží.