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Robótica

Robô come metal para gerar a energia de que precisa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2020

Robô come metal para gerar a energia de que precisa
O robô "comendo" a placa de alumínio para gerar a energia que ele usa para se movimentar.
[Imagem: Pikul Research Group/Penn]

Digestor de metal

Existem hoje basicamente duas técnicas para suprir os robôs com a energia que precisam para funcionar: baterias e coletores de energia, que podem ser painéis solares ou nanogeradores, pequenos aparelhos que transformam movimentos ambientais em eletricidade.

O professor James Pikul, da Universidade da Pensilvânia, vê defeitos nas duas opções, apontando que as baterias costumam descarregar rapidamente, enquanto os coletores também têm suas deficiências: mesmo quando usados para recarregar as baterias, eles só podem operar sob determinadas condições - sol, vento, vibrações ambientais etc - e não conseguem transformar rapidamente a energia em potência disponível para o robô.

Por isso, ele e seus alunos desenvolveram uma técnica que permite que o robô "coma" metal para produzir eletricidade.

É uma espécie de "digestor" que usa um metal e o ar ambiente para gerar eletricidade. O funcionamento é similar ao de uma bateria, uma vez que ele fornece energia quebrando e formando repetidamente uma série de ligações químicas - é uma bateria que respira. Mas ele também tem seu lado coletor, na medida que a energia é coletada do ambiente: especificamente, das ligações químicas no metal e no ar ao redor.

Densidade de energia

O resultado é uma fonte de energia que possui 10 vezes mais densidade de energia que os melhores coletores de energia já fabricados e 13 vezes mais densidade de energia do que as baterias de íons de lítio.

A longo prazo, propõe Pikul, esse tipo de fonte de energia pode ser a base para um novo paradigma na robótica, no qual as máquinas se manterão energizadas ao procurar e "comer" metal, quebrando suas ligações químicas para obter energia, da mesma forma que os animais fazem com a comida.

No curto prazo, a equipe já está de olho em aplicações como a alimentação de lâmpadas em regiões remotas, onde a rede de distribuição de eletricidade não chega, e a alimentação de sensores para rastrear veículos, contêineres e outros produtos para evitar roubos.

Robô come metal para gerar a energia de que precisa
É uma espécie de bateria ar-metal, com a diferença de que o metal não fica no dispositivo.
[Imagem: Pikul Research Group/Penn]

Bateria que come metal

Tal como uma bateria tradicional, o gerador "comedor de metal" começa com um catodo conectado ao aparelho a ser alimentado. Debaixo do catodo há uma placa de hidrogel, uma rede esponjosa de cadeias poliméricas que conduz elétrons entre a superfície do metal e o catodo através das moléculas de água do hidrogel. Com o hidrogel atuando como eletrólito, qualquer superfície metálica que ele toque funciona como anodo de uma bateria, permitindo que os elétrons fluam para o catodo e energizem o dispositivo conectado.

Para as primeiras demonstrações, os pesquisadores conectaram um pequeno veículo motorizado ao coletor. Arrastando-o ou com o hidrogel fixado embaixo dele, o veículo oxidou uma superfície de alumínio por onde passava, deixando uma camada microscópica de ferrugem. O veículo conta com um pequeno reservatório que continuamente injeta água no hidrogel, para impedir que ele seque.

Os pesquisadores também testaram os veículos em zinco e aço inoxidável. Metais diferentes resultam em diferentes densidades de energia, dependendo do seu potencial de oxidação.

Essa reação de oxidação ocorre apenas até 100 micrômetros da superfície. Assim, embora o coletor possa usar todas as ligações prontamente disponíveis com repetidas viagens, há pouco risco de ele causar danos estruturais significativos ao metal, que não será inteiramente "comido".

Bibliografia:

Artigo: Powering Electronics by Scavenging Energy from External Metals
Autores: Min Wang, Unnati Joshi, James Pikul
Revista: ACS Energy Letters
Vol.: 5, 3, 758-765
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02661






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