Kategorie
Elektronika

Energia Elektryczna z Morskiej Wody

Nowoczesny, tani system do bezpośredniej elektrochemicznej produkcji energii z wody morskiej ma tę zaletę, że jest w stanie poradzić sobie nawet z krótkimi skokami zapotrzebowania na energię.

Tworzenie podwodnych map terenu, prądów i temperatur, a także kontrola i naprawa rurociągów i kabli głębinowych, to tylko kilka przykładów zadań wykonywanych przez urządzenia podwodne w głębinach oceanu. W tych bardzo trudnych warunkach wyzwaniem dla wytwórców energii jest wytwarzanie zarówno wysokiej gęstości energii, czyli długi czas pracy przy podstawowym zużyciu energii, jak i wysokiej gęstości mocy, a więc krótkotrwałym przepływom prądu o wysokim natężeniu.

Nowy Generator Prądu

Naukowcy zaprojektowali nowy generator prądu, którego kluczowym elementem jest katoda wykonana z błękitu pruskiego, otwarta struktura szkieletowa z jonami cyjankowymi jako „rozpórkami” i jonami żelaza jako „węzłami”, które mogą z łatwością przechwycić i uwolnić elektrony. W połączeniu z metalową anodą struktura ta, może być wykorzystywana do generowania elektryczności z wody morskiej. Jeżeli w danej chwili zapotrzebowanie na moc jest niewielkie, elektrony wpływające do katody są przenoszone bezpośrednio do rozpuszczonego tlenu. Ponieważ rozpuszczony tlen w wodzie morskiej występuje w ilości nieskończonej, więc moc przy niskim zużyciu prądu można teoretycznie zapewnić przez nieograniczony czas.

Problemem jest jednak niskie stężenie rozpuszczonego tlenu. Kiedy zapotrzebowanie na moc, a tym samym na prąd, gwałtownie wzrosną, na katodzie nie ma wystarczającej ilości tlenu, aby natychmiast wchłonąć wszystkie nadchodzące elektrony. Błękit pruski musi zatem przechowywać te elektrony, zmniejszając stopień utlenienia atomów żelazie z +3 do +2. Aby utrzymać równowagę ładunku, dodatnio naładowane jony sodu osadzają się na ramach. Ponieważ są one obecne w dużej ilości w wodzie morskiej, wiele jonów sodu – a zatem wiele elektronów – może zostać wchłoniętych w krótkim czasie. Kiedy obecne zapotrzebowanie zwalnia, elektrony są ponownie przenoszone na tlen, Fe (2+) utlenia się do Fe (3+) i jony sodu odchodzą.

Podsumowanie

Ten nowy system jest bardzo stabilny w słonej wodzie morskiej i może wytrzymać częste zmiany przełączania między trybami pracy podstawowej, a pracą pod dużym obciążeniem. Urządzenie testowe działało nieprzerwanie przez cztery dni w trybie wysokoenergetycznym bez utraty mocy. Tryb dużej mocy był w stanie zaopatrzyć w energię 39 diod elektroluminescencyjnych i śmigło.