Metallerden Enerji Alan Robotlar

Bir elektronik cihazın elektrik şebekesine bağlı olmadan çalışması gerekiyorsa iki seçenek vardır: bataryalar ve enerji toplayıcılar. Bu iki seçeneğin de kendine has sorunları vardır. Bataryalar enerjiyi cihazın üzerinde depoladıkları için cihazın ağırlığını ve dolayısıyla enerji tüketimini artırır. Bu durum özellikle cihazlar küçüldükçe daha büyük sorun olmaya başlar. Çünkü küçük bataryalar sistemde daha az enerji depolanması anlamına gelir. Görece büyük bataryalar da ağırlığı artırdığı için çare olmaz. Güneş panelleri gibi enerjiyi çevreden toplayan sistemlerse sadece belirli koşullar altında çalışır. Topladıkları enerjiyi hızlı bir biçimde elektriğe dönüştüremez ve bataryalara göre daha az güç sağlarlar.

ABD’den bir grup araştırmacı robotlar ve benzeri elektronik cihazların enerji ihtiyacına çare olabilecek bir tür “metal hava yiyici” (MAS) geliştirmişler. Sistem bir bakımdan bataryalara başka bir bakımdansa enerji toplayıcılara benziyor. Cihazın çalışma ilkesi tıpkı bataryalar gibi kimyasal bağların kırılması ve yeniden oluşmasına dayanıyor. Ancak enerji elde etmek için kendi üzerindeki malzemelerdeki bağları değil, çevredeki metallerdeki ve havadaki bağları kullanıyor. Yani enerjiyi çevresinden topluyor.

Geliştirilen MAS’ta, geleneksel bataryalarda olduğu gibi, güç sağladığı cihaza iletken kablolarla bağlı bir katot var. Cihazın dokunduğu metal yüzeylerse anot görevi görüyor. MAS ile dokunduğu metal yüzeyler arasındaki elektron akışına elektrolit görevi gören bir tür hidrojel aracılık ediyor. MAS, metal yüzeylere dokunduğunda elektronlar katoda doğru akmaya başlıyor. Böylece elektronik cihaza güç sağlanıyor.

Araştırmacılar geliştirdikleri cihazı alüminyum, çinko ve paslanmaz çelik yüzeyler üzerinde test etmişler. MAS’ın bağlı olduğu cihaz hareket ederken yüzey üzerinde oksitlenmeye sebep oluyor. Kimyasal tepkime sonucunda açığa çıkan enerji elektronlarla cihaza taşınıyor. Oksitlenme yüzeyin en fazla 100 mikrometre derinliğine indiği için metale önemli bir yapısal zarar verilmiyor.

Geliştirilen cihaz günümüzün en gelişmiş enerji toplayıcılarından on kat fazla güç sağlamayı başarıyor. Ayrıca araştırmacılar cihazın enerji yoğunluğunun da, üzerinde hareket edilen metalin türüne bağlı olarak değişmekle birlikte, geleneksel bataryaların on katından fazla olduğunu söylüyorlar. Bir cihazın enerji yoğunluğu toplam enerji miktarının toplam kütleye oranıdır. Geliştirilen MAS’ın enerji yoğunluğunun daha yüksek olmasının sebebi de geleneksel bataryaların aksine bir anoda sahip olmaması ve enerji sağlayan malzemeleri (metal, oksijen) kendi üzerinde taşımaması.

Araştırmacılar geliştirilen sistemin çalışma biçimini insanların beslenmesine benzetiyorlar. Tıpkı insanların çeşitli gıdalar yiyerek beslenmesi gibi bu cihazı üzerinde taşıyan bir robot da etraftaki metalleri “yiyerek” beslenebilir ve enerji ihtiyacını kendi başına çevresinden karşılayabilir. 

Araştırma ile ilgili detaylı bilgiye Min Wang, Unnati Joshi ve James H. Pikul’un ACS Energy Letters’ta yayımladıkları makaleden ulaşabilirsiniz.