سیستم انرژی جدید برای وسایل نقلیه زیرآبی خودکار، جایگزین سلول‌های لیتیوم می‌شود

دانشمندان یک سیستم انرژی جدید برای ربات‌های زیرآبی خودکار مانند گلایدرهای اقیانوسی توسعه داده‌اند. این سیستم از هیدروژن و اکسیژن به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌کند، به‌جای باتری‌های لیتیومی که در عملیات زیرآبی چالش‌های بزرگی ایجاد می‌کنند و هزینه‌های پروژه را افزایش می‌دهند.

پایدارتر از باتری‌های لیتیومی ، سیستم انرژی مبتنی بر هیدروژن توانایی دامنه بیشتری به گلایدرهای اقیانوسی می‌بخشد. با استفاده از فناوری غشایی، سیستم اکسیژن را از آب دریا استخراج می‌کند، تقریباً مشابه عملکرد دهان ماهی است.

دانشمندان از مرکز Helmholtz-Zentrum Hereon سیستم را معرفی کردند که گلایدرها را با استفاده از سلول سوختی، که برق را از طریق هیدروژن و اکسیژن تولید می‌کند، قدرت می‌دهد.

سیستم تامین انرژی سلول‌های سوختی برای کاربردهای زیرآبی

دکتر لوکاس مرکل‌باخ و دکتر پروکوپیوس جورگوپانوس اعلام کردند که با استفاده از این سیستم، یک گلایدر می‌تواند در محل استقرار با هیدروژن پر شود. یک مخزن با هیدریدهای فلزی به عنوان یک رسانه ایمن و کارآمد برای ذخیره‌سازی عمل می‌کند.

سیستم تامین انرژی سلول سوختی برای کاربردهای زیرآبی، بر اساس یک غشای پلیمر، اکسیژن مورد نیاز را از آب محیطی به دست می‌آورد.

به گزارش مجله علم پیشرفته، مطالعه نشان می‌دهد که در سیستم، یک جریان هوای در حال گردش به طور مداوم یک سلول سوختی تبادل پروتون را با اکسیژن تغذیه می‌کند که با استفاده از یک غشای پلیمر تجدید می‌شود.

سیستم نمونه‌سازی بر اساس راهنماها ساخته شد

غشا به عنوان واسط بین جریان هوای در حال گردش و آب محیطی عمل می‌کند، جلوی جریان آب را می‌گیرد و همزمان امکان عبور اکسیژن از غشا را فراهم می‌کند، با اختلاف فشار اکسیژن جزئی به عنوان نیروی محرک. برای نشان دادن قابلیت اجرای این مفهوم، یک سیستم نمونه‌سازی بر اساس راهنماهای استخراج شده از یک مدل ریاضی که برای توصیف فرآیند انتقال اکسیژن توسعه یافته، ساخته شد، به گزارش مطالعه.

پژوهشگران بیان کردند که یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی توسعه و با اندازه‌گیری‌های نمونه‌سازی تست شده، مورد اعتبارسنجی قرار گرفت، که منجر به ایجاد یک دوقلوی دیجیتالی شد. تحلیل نشان می‌دهد که سیستم تامین انرژی پیشنهادی پتانسیل بهتر از هر راه‌حل مبتنی بر باتری فعلی را دارد.

"این سیستم نیازی به ذخیره‌سازی اکسیژن در کشتی ندارد. وزن و حجمی که ذخیره شده می‌تواند برای ذخیره‌سازی هیدروژن بیشتر به کار رود، امکان چگالی انرژی بالاتر و کاهش هزینه‌های عملیاتی در مقایسه با راه‌حل‌های باتری کنونی را فراهم می‌کند،" جورگوپانوس توضیح داد. این باعث می‌شود که گلایدرها برای دوره‌های طولانی‌تری عمل کنند. علاوه بر این، گزارش‌های Tech Explorer نشان داد که هیدروژن به‌عنوان منبع انرژی نسبت به باتری‌ها پایدارتری است.

پژوهشگران سیستم را به عنوان بخشی از پروژه MUSE بیشتر بهینه‌سازی خواهند کرد. Hereon تیم‌های خود را در موسسات تحقیق غشا و فناوری هیدروژن برای این تلاش تقویت خواهد کرد. MUSE یک پروژه مشترک با موسسه آلفرد وگنر، مرکز هلم‌هولتز برای تحقیق قطب و دریای Bremerhaven و مرکز تحقیقات اقیانوسی GEOMAR Kiel است، برای پیشرفت فناوری و زیرساخت دریایی، به گزارش گزارش .

در مطالعه، پژوهشگران بیان کردند که کارهای پیشین با ماژول‌های غشایی نشان داده‌اند که آنها می‌توانند به‌عنوان دهان مصنوعی عمل کنند و حیوانات کوچک را زیر آب نگه دارند.

پژوهشگران نشان دادند که یک ماژول غشای می‌تواند همچنین برای تامین اکسیژن به یک سلول سوختی که در زیر آب کار می‌کند استفاده شود. آزمایش‌های انجام شده نشان داد که تعادلی می‌تواند برقرار شود که در آن مصرف اکسیژن توسط یک سلول سوختی با جذب اکسیژن توسط ماژول غشایی از آب محیطی متعادل شود، بر اساس مطالعه.