Un nuevo diseño de batería no solo proporciona energía, no solo proporciona energía, sino que también facilita los mecanismos automáticos de ascenso a la superficie y de buceo en dispositivos electrónicos submarinos.

Dado que alrededor del 71% de la superficie terrestre está cubierta de agua, la exploración continua de nuestro planeta requiere el desarrollo de operaciones submarinas eficientes. Por lo tanto, las capacidades funcionales sumergibles, de superficie y subacuáticas de los robots submarinos y otros dispositivos electrónicos se han vuelto cruciales para su uso continuo en operaciones militares y de rescate, investigación submarina e incluso arqueología.

Los métodos actuales utilizados para permitir esta actividad de «snorkeling» en este tipo de equipo incluyen sistemas de elevación mecánica, buceo artificial y modos submarinos que dependen del almacenamiento y drenaje de agua. Estos sistemas se ven obstaculizados por una serie de problemas, lo que significa que una forma eficiente y conveniente para que los robots «buceen» es de suma importancia para diversas formas de exploración submarina.

Imagínese lo útil que sería una batería para tales dispositivos que no solo proporciona energía, sino que al mismo tiempo crea un mecanismo automático de elevación y buceo que puede permitir que estas máquinas practiquen snorkel automáticamente.

Una batería que respira por sí misma

En un artículo publicado en la revista tecnologías de materiales avanzados, Científicos del Laboratorio de Materiales Inteligentes Shenzhen Sauvage Nobel Laureate en el Instituto de Tecnología de Harbin, China, informan sobre el diseño de una batería de «respiración automática» llamada Self-BAAAB. La batería funciona con gas oxígeno en el proceso de descarga de rutina, y este gas se libera durante la carga, lo que inicia un cambio brusco en la densidad que activa una función automática de snorkel en equipos electrónicos submarinos y ayuda a la máquina que lo alimenta a salir a la superficie.

«Para hacer frente a la gran pérdida de energía, la estructura compleja o la hostilidad ambiental de los ‘estilos de snorkel’ existentes para operaciones submarinas, existe una necesidad urgente de alternativas novedosas y altamente eficientes», dijo Huang. «Propusimos un marco único que integra el esnórquel automático con una función de suministro de energía eléctrica y, de hecho, construimos un equipo electrónico para el ‘esnórquel automático’ alimentado por un BAAAAB propio».

Huang explicó que para realizar el concepto y su Self-BAAAAB, el equipo recurrió a un material esponjoso llamado electrolito de hidrogel de poliacrilato de sodio, que absorbe agua e impulsa la electrólisis del agua durante el modo de carga de la batería.

“Cuando se carga el Self-BAAAAB, el agua en el electrolito de hidrogel se electroliza a hidrógeno en el ánodo. Al acumular hidrógeno, el dispositivo está equipado con el auto-BAAAAB [floats] , que es esnórquel automático”, explicó Huang. «El modo de esnórquel automático, similar a la función de ‘auto-respiración’, posee un proceso reversible entre la generación y el agotamiento del gas sin fuente de alimentación externa, lo que sugiere una efectividad a largo plazo durante el comportamiento de buceo/nado en un entorno cerrado bajo el agua».

Explique que el Self-BAAB desarrollado por el equipo podría usarse en aplicaciones que van desde dispositivos submarinos inteligentes como robots submarinos, dispositivos de supervivencia y sondas oceánicas. Haung profundizó en algunos de los desafíos actuales asociados con las plataformas de esnórquel existentes.

“El sistema de elevación mecánica y el buceo artificial requieren mucho material y mano de obra, y [don’t] cumplir con los requisitos de una operación submarina sostenida a largo plazo”, dijo. «Los modos submarinos pueden realizar buceo y natación dependiendo del almacenamiento de agua y el vaciado del tanque de lastre, pero el modo tiene un diseño estructural complejo y sufre una gran pérdida de energía durante el proceso de esnórquel, lo que es desfavorable para una operación submarina flexible y conveniente. ”

Haung agregó que el equipo desarrollado por el equipo es un enfoque prometedor para abordar estos problemas, ya que la integración del esnórquel automático con una fuente de alimentación eléctrica permite un enfoque muy eficiente y conveniente para mover el equipo durante una operación submarina.

“Nuestra construcción única sirve para [which] la combinación de procesos de descarga de batería de rutina con la electrólisis del agua está bien diseñada”, dijo.

Al probar su nuevo sistema, el equipo encontró una excelente estabilidad cíclica entre los modos de carga y descarga de su Self-BAAAAB, lo que facilita la función de snorkel automático sin problemas. Como resultado, creen que su concepto altamente innovador ofrece un gran potencial para el desarrollo de nuevas tecnologías de esnórquel que fomenten operaciones submarinas altamente eficientes, especialmente en entornos complejos.

El equipo también dijo que además de los descubrimientos científicos submarinos, la navegación submarina, la vigilancia marina, el rescate y el salvamento, el turismo y el buceo, el Self-BAAAB también podría tener aplicaciones sobre las olas, como en teléfonos celulares y otros dispositivos electrónicos, e incluso replicarse. la acción automática de esnórquel en estos dispositivos.

«En el modelo de teléfono inteligente, cuatro auto-BAAAAB en serie pueden alcanzar el voltaje de 5 voltios, reemplazando así la batería original del teléfono móvil y creando una fuente de alimentación de respaldo de 8.8V, así como un dispositivo de control remoto, que puede usarse para cargar remotamente el teléfono móvil cuando cae al agua», dijo Haung. “Los 4 Self-BAAAAB en serie son suficientes para alimentar el celular, lo que confirma su capacidad como batería de celular. Cuando Self-BAAAAB se carga con energía de respaldo, se produce una reacción de electrólisis del agua en la superficie del electrodo de aluminio para generar hidrógeno. Durante el proceso de carga, la cantidad y el tamaño de las burbujas aumentarán. Por lo tanto, cuando se activa el control remoto, el teléfono sube con éxito a la superficie desde abajo”.

Antes de que esto se pueda poner en práctica, se debe mejorar aún más el rendimiento del catalizador de la BAAAAB propia, lo cual es muy importante para mejorar la estabilidad del ciclo y la eficiencia de los modos de carga y descarga de las baterías.

El equipo también está estudiando cómo aumentar de manera efectiva las cargas de Self-BAAAAB para el esnórquel automático y realizar una transmisión de señal inalámbrica efectiva en las profundidades del mar.

Referencia: Meng Lin, Zheng Zhong, Jie Yu, Yan Huang, et al., Equipo electrónico de esnórquel automático habilitado por batería de aire-aluminio acuosa flexible autorrespirable, Tecnologías de materiales avanzados (2022). DOI: 10.1002/admt.202201092

Crédito de la imagen de la característica: Marek Okon en Unsplash

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