Los vehículos submarinos, los robots de buceo y los detectores requieren su propio suministro de energía para funcionar durante largos períodos, independientemente de los barcos. Un nuevo sistema económico para la extracción electroquímica directa de energía del agua de mar ofrece la ventaja de poder manejar también picos cortos endemanda de energía, mientras se mantiene una energía estable a largo plazo. Para hacerlo, el sistema puede cambiar de forma autónoma entre dos modos de operación, como informan los investigadores en la revista Angewandte Chemie .
Cartografiar formas de relieve, corrientes y temperaturas submarinas, e inspeccionar y reparar tuberías y cables de aguas profundas son solo algunos ejemplos de tareas realizadas de forma autónoma por dispositivos submarinos en las profundidades del océano. En estas condiciones extremas, el desafío de la energíalos generadores deben producir una alta densidad de energía tiempo de ejecución prolongado con uso básico de energía y una alta densidad de energía flujo de corriente alta a corto plazo para actividades tales como el movimiento rápido o la acción de una pinza.
Liang Tang, Hu Jiang y Ming Hu y su equipo de la Universidad Normal del Este de China en Shanghai, la Universidad de Shanghai y la Academia de Investigación China de Ciencias Ambientales en Beijing, China, se han inspirado en organismos marinos que pueden cambiar sus célulasrespiración entre los modos aeróbico y anaeróbico mediante el uso de diferentes materiales como aceptores de electrones. Los investigadores han diseñado un nuevo generador de energía que funciona con los mismos principios.
La clave del descubrimiento es un cátodo hecho de azul de Prusia, una estructura de estructura abierta con iones de cianuro como "puntales" e iones de hierro como "nodos", que pueden aceptar y liberar electrones fácilmente. Cuando se combina con un ánodo de metal, estola estructura se puede usar para generar electricidad a partir del agua de mar.
Si la demanda de energía es pequeña, los electrones que fluyen hacia el cátodo se transfieren directamente al oxígeno disuelto. Debido a que el oxígeno disuelto en el agua de mar es inagotable, teóricamente se puede proporcionar energía a baja corriente por un tiempo ilimitado. Sin embargo, la concentración de oxígeno disueltoes bajo. Cuando la demanda de energía, y por lo tanto la corriente, aumentan bruscamente, no hay suficiente oxígeno en el cátodo para absorber inmediatamente todos los electrones entrantes. Por lo tanto, el azul de Prusia debe almacenar estos electrones reduciendo el estado de oxidación del hierroátomos de +3 a +2. Para mantener un equilibrio de carga, los iones de sodio cargados positivamente se alojan en el marco. Debido a que están presentes en altas concentraciones en el agua de mar, muchos iones de sodio, y por lo tanto muchos electrones, pueden ser absorbidos en un corto período de tiempo.tiempo. Cuando la demanda actual se ralentiza, los electrones se transfieren al oxígeno una vez más, el oxígeno regenera la estructura, el Fe 2+ se oxida a Fe 3+ y los iones de sodio se van.
Este nuevo sistema es muy estable en agua de mar corrosiva y puede soportar numerosos interruptores de modo. Funcionó continuamente durante cuatro días en su modo de alta energía sin perder energía. El modo de alta potencia fue capaz de suministrar 39 diodos emisores de luz y unhélice.
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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