Учёные создали батарею, заряжающуюся от влажности воздуха

Исследователи из Университета Северной Каролины совместно с учёными из Университета Райса создали инновационную батарею, которая частично питается от обычной влажности окружающего воздуха. Об этом сообщает журнал Science Advances.

Данная разработка открывает перспективы для устройств интернета вещей, включая портативные экраны и системы видеонаблюдения. Для таких устройств необходимы источники питания, обладающие малым весом, гибкостью и безопасностью. Традиционные батареи часто оказываются неподходящими из-за твёрдой конструкции, тяжести и наличия опасных материалов. В то же время экологичные источники энергии обычно менее мощные. Новая батарея призвана решить эти проблемы.

Конструкция батареи включает магниевый анод, серебряный катод с хлоридом серебра и целлюлозную мембрану с солями хлорида лития в качестве сепаратора. Батарея поглощает влагу из воздуха, в которой соли растворяются, образуя электролит, обеспечивающий зарядку.

Амай Бандодкар, соавтор разработки и доцент электротехники и компьютерной инженерии Университета Северной Каролины, отметил, что батарея не содержит токсичных или воспламеняющихся электролитов, так как работает на основе солёной воды. Она активируется только при контакте с воздухом, оставаясь неактивной в герметичной упаковке, что продлевает срок службы.

Уникальная структура батареи обеспечивает сохранение функциональности даже при деформациях. Её клетки имеют форму, напоминающую чешую панголина, плотно сцепляющуюся друг с другом и уменьшающую зазоры при расширении. Моделирование показало, что такая конструкция равномерно распределяет нагрузки при сгибании, скручивании и растяжении, сохраняя плотность энергии.

Испытания подтвердили, что батарея способна питать беспроводной кислородный датчик с Bluetooth в течение 30 часов — сопоставимо с традиционными батареями. При этом она легче многих коммерческих аналогов, изготовлена из биосовместимых и биоразлагаемых материалов, что делает её безопасной альтернативой литиевым ионным батареям.

Кроме того, батарея обладает функцией экстренного самоуничтожения. В изолированном отсеке под целлюлозной мембраной хранится сухая смесь алюминия и йода. При воздействии внешнего давления мембрана пропускает влагу, вызывая реакцию, которая уничтожает устройство в течение трёх минут. Эта возможность была проверена на беспроводном газовом сенсоре.

Создатели считают, что их разработка — не просто научное достижение, а практическое решение, готовое к применению в устройствах интернета вещей и медицинском оборудовании, что открывает путь для нового поколения электроники.