Tego typu wynalazki są intrygujące, bo celują w konkretne nisze, w których klasyczne rozwiązania są zbyt sztywne, zbyt ciężkie, zbyt toksyczne albo zwyczajnie źle dopasowane do urządzeń, które mają zginać się razem ze skórą, pracować w czujniku środowiskowym albo zniknąć bez zostawiania po sobie problematycznego odpadu. Oto więc nowa bateria opracowana przez badaczy z Rice University i North Carolina State University wpisuje się w ten trend wyjątkowo mocno, bo oprócz zasilania urządzeń potrafi zrobić coś, czego w elektronice użytkowej raczej nie oczekujemy – zniszczyć sprzęt, gdy ktoś zacznie przy nim majstrować.
Bateria aktywowana wilgocią i powietrze jako brakujący składnik
W centrum całej historii znajduje się MAB, co stanowi akronim od Moisture-Activated Battery. Jest to więc bateria aktywowana wilgocią, choć ta nazwa brzmi trochę zbyt prosto jak na urządzenie, które ma w sobie także funkcję awaryjnego unicestwienia elektroniki. Sam pomysł zasilania zaczyna się jednak bardzo przyziemnie, bo w tym projekcie badacze nie użyli klasycznego ciekłego elektrolitu, a konstrukcji, która zaczyna działać dopiero po kontakcie z wilgocią z otaczającego powietrza.
Czytaj też: Włosi wsadzili ołów do reaktora bez paliwa. Atom przyszłości zaczyna się od reaktora bez atomu
Ogniwo wykorzystuje anodę magnezową, katodę ze srebra/chlorku srebra oraz celulozową membranę nasyconą solami chlorku litu. Kiedy membrana chłonie wilgoć z powietrza, sole się rozpuszczają i tym samym powstaje elektrolit umożliwiający przepływ ładunku. W praktyce bateria pozostaje nieaktywna w szczelnym opakowaniu, a “budzi się” dopiero po wystawieniu na warunki otoczenia. Dla mnie jest to jedna z ciekawszych cech całego projektu, bo rozwiązuje problem, który często bywa pomijany w opisach elektroniki jednorazowej i medycznej. Jak tu bowiem przechowywać źródło zasilania przez długi czas, żeby było gotowe dopiero wtedy, kiedy naprawdę ma zacząć pracować?
Nie chodzi też wyłącznie o ciekawostkę. Zespół podkreśla, że taka bateria eliminuje toksyczne i łatwopalne ciekłe elektrolity, bo w uproszczeniu pracuje na “słonej wodzie” tworzonej dopiero po pochłonięciu wilgoci. Oczywiście nie oznacza to, że oto właśnie mamy nagle gotowego następcę akumulatorów w smartfonach. Patrzę na to raczej jak na fragment większej zmiany, w której źródło energii zaczyna być dopasowane do konkretnego zadania, a nie jest wciskane wszędzie według jednego, jakiegoś litowo-jonowego wzoru. Zwłaszcza że w aktualnej formie taki magazyn energii był w stanie zasilać bezprzewodowy pulsoksymetr Bluetooth do 30 godzin.
Czytaj też: Fuzja jądrowa przestała tylko grzać plazmę. Amerykański startup wyciągnął z niej prąd
Podobny kierunek tego podejścia widać przy papierowej baterii aktywowanej wodą, która była pomyślana pod proste urządzenia jednorazowe, czujniki i diagnostykę. W obu przypadkach najważniejsze nie jest to, że taka bateria “pokona” klasyczne ogniwa. Ważniejsze wydaje mi się to, że elektronika zaczyna dostawać własne, wyspecjalizowane chemie zasilania, zamiast nieustannie udawać miniaturowy laptop.
Rozciągliwa bateria nie może być tylko baterią na gumce
Największy problem z elastyczną elektroniką polega na tym, że jej zasilanie często jest najmniej elastycznym elementem całego systemu. Możemy opowiadać o elektronicznej skórze, inteligentnych opatrunkach, ubraniach monitorujących zdrowie i miękkich robotach, ale jeśli bateria pozostaje sztywną pastylką przyklejoną do reszty, to cała futurystyczna wizja trochę się sypie. Dlatego sam fakt, że MAB jest rozciągliwa stanowi warunek sensowności tego projektu.
Czytaj też: Chiny zbudowały energetycznego potwora. To już cały organizm do karmienia wodorem
Badacze nie poszli typową drogą serpentynowych połączeń, które wyginają się i rozciągają, ale zostawiają puste przestrzenie pogarszające gęstość energii. Zamiast tego zainspirowali się łuskami pangolina. Dlatego też konstrukcja MAB składa się z nachodzących na siebie, gęsto upakowanych elementów, które podczas rozciągania mają ograniczać ilość pustego miejsca i lepiej rozkładać naprężenia. Wydaje mi się, że właśnie tutaj widać różnicę między “zrobiliśmy baterię, która jakoś się ugina” a “zaprojektowaliśmy źródło zasilania pod realny ruch urządzenia”.
Zresztą podobne ambicje pojawiały się już przy akumulatorze z KIST, który zgina się, ładuje błyskawicznie i zachowuje wysoką trwałość, a także przy rozciągliwym i samonaprawiającym się akumulatorze. Cały ten segment mówi nam coś ważnego o elektronice najbliższych lat. Urządzenia mają coraz częściej nie tyle leżeć na biurku, ile przylegać do ciała, pracować w ubraniu, monitorować parametry organizmu albo działać w środowisku, w którym obudowa nie jest idealnie sztywnym pudełkiem.
Źródła: Rice University
