Исследователи увеличили ёмкость аккумулятора робота, используя гидравлическую жидкость в качестве электролита

Исследователи из Корнеллского университета создали гидравлическую роборыбку ^[1], двигающуюся как живой организм. Робот взмахивает плавниками и удерживает форму благодаря циркуляции жидкости, которая одновременно является электролитом для проточного редокс-аккумулятора ^[2] (РОА). Такая система уменьшает общий вес робота, повышает его гибкость и увеличивает максимальную ёмкость элемента питания.

К проточным редокс-аккумуляторам относят химические источники тока, в которых окислитель и восстановитель находятся в жидкой форме, хранятся в раздельных ёмкостях и взаимодействуют через мембрану.

Раздельное хранение реагентов практически полностью исключает процессы саморазряда, что позволяет применять их в системах повышенной ёмкости с длительными циклами накопления, хранения и использования энергии. Также у РОА энергия и мощность не зависят друг от друга: запас энергии зависит от объёма раствора, а мощность — от размера мембраны и количества ячеек. В отличие от литий-ионных аккумуляторов РОА менее чувствительны к полному разряду, а циркулирующий электролит помогает отводить лишнее тепло. Благодаря этому РОА применяется в электромобилях и промышленных системах для уравнивания выработки электроэнергии солнечными батареями или ветрогенераторами.

Роб Шеппард, директор Лаборатории органической роботехники ^[3] Корнеллского университета, предложил применить РОА в качестве «кровеносной системы»: в ней электролит используется не только для накопления заряда, но и для движения, а его давление обеспечивает жесткость всей структуры также, как это делает кровь у живых организмов. Всего роборыбка вмещает 0,2 литра рабочей жидкости, которая распределена по системе силиконовых сосудов.

Для роборыбки используется РОА с гибкими анодными пластинами и жидким катодом (католитом), который перекачивается по двум контурам: на спинном и грудных, а также на хвостовых и тазовых плавниках. Общая площадь для взаимодействия составляет 423 см‎², и она выдаёт напряжение 1-1,2 вольт в течение 36 часов.

Красным цветом показан католит, жёлтым — мембрана, серым — анод.

Давление жидкости вызывает сокращение плавников, и рыбка перемещается вперёд. Одновременно католит омывает мембрану, а полученное напряжение повышается и подаётся на контроллер Arduino Uno, управляющий помпами.

Применение РОА позволяет создавать роботов, которые могут длительное время работать автономно. Например, их можно использовать для изучения коралловых рифов или защиты их от инвазивных видов.

Автор: Mimizavr

Источник ^[4]