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微米級設備供電的鋅空氣電池面世
2024年08月20日 13:42:27
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4318
鋅電池長100微米，厚2微米，是一款鋅空氣電池。與其他類型的電池相比，鋅空氣電池能量密度更高、壽命更長。
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】鋅空氣電池，也稱為鋅-氧空氣電池，是一種利用空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅作為負極活性物質(zhì)的新型化學電源。鋅空氣電池的工作原理基于鋅與空氣中的氧氣之間的電化學反應。當電池工作時，鋅電極被氧化并釋放出電子，這些電子通過電路流向正極，與空氣中的氧分子結合形成氫氧根離子。
隨著機器人設備逐漸縮小，對微米尺度電池的需求日益迫切。美國麻省理工學院工程師團隊通過深入研究和技術創(chuàng)新，成功設計出了這款微型鋅空氣電池。該團隊一直在致力于開發(fā)能夠感知和響應環(huán)境刺激的微型機器人，而電池技術的突破為這些機器人的自主運行提供了重要保障。
鋅電池長100微米，厚2微米，是一款鋅空氣電池。與其他類型的電池相比，鋅空氣電池能量密度更高、壽命更長。該電池從空氣中捕獲氧氣，可產(chǎn)生高達1伏的開路電壓，能量密度達到760瓦時/升，足以為一個微型電路、傳感器或執(zhí)行器供電。
該電池的能量密度達到760瓦時/升，相比其他類型的微型電池具有更高的能量存儲能力。鋅空氣電池在能量密度和壽命方面表現(xiàn)出色，適合為需要長時間運行的微米級設備供電。電池正極采用活性碳、銅網(wǎng)等材料，負極采用金屬鋅，不含有毒有害物質(zhì)，符合環(huán)保要求。鋅電極使用完后，可通過再生還原得到再次使用，提高了資源利用率。
近年來，該團隊一直在研究能夠感知和響應環(huán)境刺激的微型機器人，但開發(fā)這種機器人面臨諸多挑戰(zhàn)，其中包括確保有足夠電力供其運行。雖然已能用太陽能為此類設備供電，但必須始終有激光器或其他光源與機器人相連。如果想讓微型機器人進入更小空間，賦予其更高自主性至關重要。而電池對于那些無法與外界連接的設備來說不可或缺。
電池由鉑電極和鋅電極組成，鋅電極嵌入名為SU-8的聚合物條內(nèi)。當電極與空氣中的氧分子相互作用時，鋅被氧化并釋放出流向鉑電極的電子，從而產(chǎn)生電流。測試結果顯示，這種電池產(chǎn)生的電力足以驅(qū)動一個執(zhí)行器(可升降的機器人手臂)，還可為憶阻器和時鐘電路供電，也能同時驅(qū)動兩種不同類型的傳感器。研究人員還在努力提高新電池的電壓，以擴大其應用范圍。
這款微型鋅空氣電池的出現(xiàn)為微米級設備的能源供應提供了新的解決方案。它可以廣泛應用于體內(nèi)膠體機器人、傳感器等微米級設備中，為這些設備提供穩(wěn)定可靠的電力支持。未來，這些設備有望應用于人體內(nèi)藥物輸送、天然氣管道泄漏定位等領域，為醫(yī)療、工業(yè)等領域帶來革命性的變化。
團隊計劃，在此基礎上開發(fā)自主能力更強的微型機器人，包括注射到人體內(nèi)的微型機器人。這種機器人到達體內(nèi)后，可找到目標部位，并釋放胰島素等藥物。這些設備將由生物相容性材料制成，完成任務后材料就會分解。
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