Vehículos submarinos, robots de buceo, y los detectores requieren su propio suministro de energía para funcionar durante períodos prolongados independientemente de los barcos. Un nuevo El económico sistema para la extracción electroquímica directa de energía del agua de mar ofrece la ventaja de poder manejar también picos cortos en la demanda de energía. mientras se mantiene una potencia constante a más largo plazo. Para hacerlo el sistema puede cambiar de forma autónoma entre dos modos de funcionamiento, como informan los investigadores en la revista Angewandte Chemie .

Trazando accidentes geográficos submarinos, corrientes, y temperaturas, e inspeccionar y reparar tuberías y cables de aguas profundas son solo algunos ejemplos de tareas realizadas de forma autónoma por dispositivos submarinos en las profundidades del océano. En estas condiciones extremas, El desafío para los generadores de energía es producir tanto una alta densidad de energía (tiempo de funcionamiento prolongado con uso básico de energía) como una alta densidad de energía (flujo alto de corriente a corto plazo) para actividades como el movimiento rápido o la acción de una pinza.

Liang Tang, Hu Jiang, y Ming Hu y su equipo de la Universidad Normal del Este de China en Shanghai, Universidad de Shanghai, y la Academia de Investigación de Ciencias Ambientales de China en Beijing, Porcelana, se han inspirado en organismos marinos que pueden cambiar su respiración celular entre los modos aeróbico y anaeróbico mediante el uso de diferentes materiales como aceptores de electrones. Los investigadores han diseñado un nuevo generador de energía que funciona con los mismos principios.

La clave del descubrimiento es un cátodo de azul de Prusia, una estructura de marco abierta con iones de cianuro como "puntales" e iones de hierro como "nodos", que puede aceptar y liberar electrones fácilmente. Cuando se combina con un ánodo de metal, esta estructura se puede utilizar para generar electricidad a partir del agua de mar.

Si la demanda de energía es pequeña, los electrones que fluyen hacia el cátodo se transfieren directamente al oxígeno disuelto. Debido a que el oxígeno disuelto en el agua de mar es inagotable, teóricamente, se puede proporcionar energía a baja corriente durante un tiempo ilimitado. Sin embargo, la concentración de oxígeno disuelto es baja. Cuando la demanda de energía, y por lo tanto actual, se incrementan bruscamente, no hay suficiente oxígeno en el cátodo para absorber inmediatamente todos los electrones entrantes. Por tanto, el azul de Prusia debe almacenar estos electrones reduciendo el estado de oxidación de los átomos de hierro de +3 a +2. Para mantener un saldo de cargo, Los iones de sodio cargados positivamente se alojan en el marco. Debido a que están presentes en alta concentración en el agua de mar, muchos iones de sodio, y por lo tanto muchos electrones, se pueden absorber en poco tiempo. Cuando la demanda actual se ralentiza, los electrones se transfieren al oxígeno una vez más, el oxígeno regenera el marco, Fe (2+) se oxida a Fe (3+), y los iones de sodio se van.

Este nuevo sistema es muy estable en agua de mar corrosiva y puede soportar numerosos cambios de modo. Funcionó de forma continua durante cuatro días en su modo de alta energía sin perder potencia. El modo de alta potencia pudo suministrar 39 diodos emisores de luz y una hélice.