Vedci predstavili revolučný energetický systém pre autonómne podvodné roboty, ako sú napríklad morské klzáky. Namiesto tradičných lítiových batérií, ktoré sú nielen finančne nákladné, ale aj problematické pri podvodných operáciách, využíva tento nový systém vodík a kyslík ako zdroje energie. Ide o prístup, ktorý nielen znižuje náklady, ale je aj udržateľnejší.

Systém poháňaný vodíkovými palivovými článkami dokáže zabezpečiť väčší dojazd morských klzákov. Unikátnosť tejto technológie spočíva v použití membránovej technológie, ktorá umožňuje extrakciu kyslíka priamo z morskej vody. Tento proces je podobný tomu, ako rybie žiabre získavajú kyslík z vody. Na tému upozornil Interesting Engineering.

Pohľad na nový palivový článok

Nový systém vyvinuli vedci z nemeckého Helmholtz-Zentrum Hereon. Palivový článok v tomto prípade vyrába elektrinu z reakcie medzi vodíkom a kyslíkom. Kyslík, potrebný na túto reakciu, sa získava z okolitej vody pomocou polymérovej membrány. Táto membrána funguje ako rozhranie medzi prúdiacim vzduchom v systéme a morskou vodou, pričom zabraňuje prenikaniu vody, no umožňuje prechod kyslíka.

Doktor Lucas Merckelbach a doktor Prokopios Georgopanos vysvetlili, že pomocou tejto technológie je možné plniť klzák vodíkom priamo na mieste jeho nasadenia. Vodík sa uskladňuje v špeciálnych kontajneroch s kovovými hydridmi, čo predstavuje bezpečné a efektívne riešenie.

„Tento systém eliminuje potrebu skladovať kyslík priamo na palube klzáka. Ušetrená hmotnosť a priestor sa tak môžu využiť na väčšie zásoby vodíka, čím sa zvýši energetická hustota a znížia prevádzkové náklady,“ vysvetľuje Georgopanos. Výsledkom je, že klzáky môžu fungovať oveľa dlhšie, než umožňujú aktuálne batériové riešenia.

Advanced Science

Prototyp a jeho výsledky

Na overenie uskutočniteľnosti tejto technológie vedci zostrojili prototyp založený na matematickom modeli, ktorý opisuje proces prenosu kyslíka cez membránu. Tento model bol následne testovaný a validovaný pomocou výpočtovej dynamiky tekutín, čím vznikol tzv. digitálny dvojník systému. Analýza ukázala, že navrhovaný systém má potenciál prekonať akékoľvek súčasné riešenia založené na batériách.

Kľúčovým prvkom systému je cirkulácia vzduchu, ktorá nepretržite zásobuje palivový článok kyslíkom. Tento kyslík sa dopĺňa prostredníctvom polymérovej membrány, ktorá funguje na princípe tlakového gradientu kyslíka medzi vnútorným prostredím systému a okolitou vodou. Experimenty ukázali, že membránové moduly môžu fungovať podobne ako umelé žiabre a sú schopné udržiavať malé zvieratá pod vodou pri živote. Podobný princíp sa teraz úspešne aplikuje na zásobovanie palivových článkov kyslíkom.

Budúcnosť v podmorských technológiách

Výskumníci plánujú ďalej optimalizovať tento systém v rámci projektu MUSE, ktorý je zameraný na pokrok v morskej technológii a infraštruktúre. Do projektu sa zapojili aj ďalšie renomované inštitúcie, ako Alfred Wegener Institute a GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research. Cieľom je rozvíjať technológie, ktoré umožnia dlhodobejšie a efektívnejšie misie podvodných robotov.

Zároveň sa očakáva, že táto technológia pomôže vyriešiť problémy spojené s obmedzenou kapacitou a vysokými nákladmi na batérie, ktoré sú dnes dominantným zdrojom energie pre autonómne podvodné systémy. Výhodou vodíka je nielen vyššia udržateľnosť, ale aj nižšia environmentálna záťaž, čo otvára nové možnosti pre ekologickejší výskum oceánov.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita