Quote from Dương Võ Bảo Ngân on 10/12/2021, 11:28

Pin đã phục vụ chúng ta rất tốt trong nhiều thập kỷ, nhưng khi các thiết bị điện tử ngày càng nhỏ gọn thì pin trở nên cồng kềnh và không hiệu quả cho một số mục đích sử dụng. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania đã phát triển một loại robot mới tự cung cấp năng lượng bằng cách “ăn” kim loại từ môi trường của nó. Nhóm nghiên cứu gọi nó là máy quét không khí bằng kim loại (MAS)

Cấu Trúc Của Robot

Thiết kế MAS vẫn sẽ có bố cục cơ bản của pin, bao gồm cực âm, cực dương và chất điện phân. Nhưng phần khác biệt ở đây là cực dương không được tích hợp vào thiết bị – bất kỳ bề mặt kim loại nào mà MAS đi qua sẽ cung cấp năng lượng.

Sơ đồ minh họa cách thức hoạt động của hệ thống lọc không khí-kim loại

Cực âm được tạo thành từ carbon được phủ bằng polytetrafluoroethylene (PTFE) và các hạt nano bạch kim được nhúng bên trong. Chất điện phân là một hydrogel có chứa nước mặn

Cách Thức Hoạt Động

Khi miếng dán giống như thạch này (cực âm) được kéo đi trên bề mặt kim loại, nó sẽ oxy hóa kim loại bên dưới, phá vỡ các liên kết hóa học để tự cung cấp năng lượng. Đồng thời, vật liệu làm cathode đang khử oxy từ không khí bên trên nó.

Nói đơn giải hơn, theo ScienceDaily "các nhà khoa học sẽ trang bị trên robot một “tấm” hydrogel nhỏ. Hydrogel sẽ hoạt động như một chất điện phân, bất kỳ bề mặt kim loại nào nó tiếp xúc sẽ hoạt động như cực dương của pin. Điều này cho phép các electron chảy vào cực âm và cấp điện cho thiết bị được kết nối (robot). Lượng điện năng thu được cũng sẽ tùy thuộc vào loại kim loại, nhiệt độ, cũng như tiềm năng oxy hóa của chúng. Ngoài ra, robot cũng sẽ được trang bị một bể chứa nhỏ cung cấp nước để tránh bề mặt hydrogel bị khô."

MAS có mật độ năng lượng gấp 13 lần pin lithium-ion và gấp 10 lần năng lượng mặt trời vì xe chỉ phải mang hydrogel và cathode chứ không phải kim loại hay oxy cung cấp năng lượng. Robot sẽ có thể nạp lại năng lượng bằng cách “tiêu thụ” một phần bề mặt kim loại khi cần thiết (một robot nhỏ chỉ cần “ăn” khoảng 100 micromet bề mặt trên cùng của một miếng kim loại để duy trì hoạt động thềm nhiều phút.

Nhóm nghiên cứu cho rằng hệ thống này có thể được đưa vào sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị internet vạn vật nhỏ, chẳng hạn như cảm biến trên các container vận chuyển. Sự phát triển này chắc chắn sẽ thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp Robot, đặc biệt là trong các ngành đặc thù như tìm kiếm, cứu hộ, điều trị y tế và bảo trì công nghiệp.