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微米級設備供電的鋅空氣電池面世
2024年08月20日 13:42:27
來源：化工儀器網 點擊量：4388
鋅電池長100微米，厚2微米，是一款鋅空氣電池。與其他類型的電池相比，鋅空氣電池能量密度更高、壽命更長。
【化工儀器網 時事熱點】鋅空氣電池，也稱為鋅-氧空氣電池，是一種利用空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬鋅作為負極活性物質的新型化學電源。鋅空氣電池的工作原理基于鋅與空氣中的氧氣之間的電化學反應。當電池工作時，鋅電極被氧化并釋放出電子，這些電子通過電路流向正極，與空氣中的氧分子結合形成氫氧根離子。
隨著機器人設備逐漸縮小，對微米尺度電池的需求日益迫切。美國麻省理工學院工程師團隊通過深入研究和技術創新，成功設計出了這款微型鋅空氣電池。該團隊一直在致力于開發能夠感知和響應環境刺激的微型機器人，而電池技術的突破為這些機器人的自主運行提供了重要保障。
鋅電池長100微米，厚2微米，是一款鋅空氣電池。與其他類型的電池相比，鋅空氣電池能量密度更高、壽命更長。該電池從空氣中捕獲氧氣，可產生高達1伏的開路電壓，能量密度達到760瓦時/升，足以為一個微型電路、傳感器或執行器供電。
該電池的能量密度達到760瓦時/升，相比其他類型的微型電池具有更高的能量存儲能力。鋅空氣電池在能量密度和壽命方面表現出色，適合為需要長時間運行的微米級設備供電。電池正極采用活性碳、銅網等材料，負極采用金屬鋅，不含有毒有害物質，符合環保要求。鋅電極使用完后，可通過再生還原得到再次使用，提高了資源利用率。
近年來，該團隊一直在研究能夠感知和響應環境刺激的微型機器人，但開發這種機器人面臨諸多挑戰，其中包括確保有足夠電力供其運行。雖然已能用太陽能為此類設備供電，但必須始終有激光器或其他光源與機器人相連。如果想讓微型機器人進入更小空間，賦予其更高自主性至關重要。而電池對于那些無法與外界連接的設備來說不可或缺。
電池由鉑電極和鋅電極組成，鋅電極嵌入名為SU-8的聚合物條內。當電極與空氣中的氧分子相互作用時，鋅被氧化并釋放出流向鉑電極的電子，從而產生電流。測試結果顯示，這種電池產生的電力足以驅動一個執行器(可升降的機器人手臂)，還可為憶阻器和時鐘電路供電，也能同時驅動兩種不同類型的傳感器。研究人員還在努力提高新電池的電壓，以擴大其應用范圍。
這款微型鋅空氣電池的出現為微米級設備的能源供應提供了新的解決方案。它可以廣泛應用于體內膠體機器人、傳感器等微米級設備中，為這些設備提供穩定可靠的電力支持。未來，這些設備有望應用于人體內藥物輸送、天然氣管道泄漏定位等領域，為醫療、工業等領域帶來革命性的變化。
團隊計劃，在此基礎上開發自主能力更強的微型機器人，包括注射到人體內的微型機器人。這種機器人到達體內后，可找到目標部位，并釋放胰島素等藥物。這些設備將由生物相容性材料制成，完成任務后材料就會分解。
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