Mangiare metallo per produrre energia: ecco i robot del futuro

Una nuova tecnologia, quella degli “spazzini metallo-aria”, consente ai robot di mangiare il metallo per produrre energia.

Mangiare metallo per produrre energia: ecco i robot del futuro

Le nuove frontiere dell’elettronica non arriveranno molto lontano se non si troveranno fonti di energia più potenti ed efficienti di quelle esistenti.

Ad oggi, quando un dispositivo elettronico ha bisogno di energia, ci sono due opzioni: batterie o racimolatori (harvesters).

Come noto, le batterie immagazzinano energia internamente, ma sono pesanti e hanno una capacità limitata. I racimolatori (come per esempio i pannelli solari) raccolgono energia dall’ambiente.

Spazzini metallo-aria

In questo contesto si inserisce la nuova ricerca della School of Engineering and Applied Science della University of Pennsylvania (Stati Uniti) che cerca di colmare il divario tra queste due tecnologie sotto forma di uno spazzino metallo-aria (metal-air scavenger).

Lo spazzino metallo-aria funziona come una batteria, in quanto fornisce energia rompendo e formando una serie di legami chimici. Ma funziona anche come un racimolatore, in quanto l’energia viene fornita dall’ambiente (i legami chimici metallo-aria). Il risultato è una fonte di energia che ha una densità di potenza 10 volte maggiore rispetto ai migliori racimolatori di energia e una densità energetica 13 volte maggiore rispetto alle batterie agli ioni di litio.

A lungo termine, questo tipo di fonte di energia potrebbe essere la base per un nuovo paradigma nella robotica, in cui le macchine si mantengono alimentate cercando e “mangiando” il metallo, rompendo i suoi legami chimici per ottenere l’energia, esattamente come fanno gli umani con il cibo.

Ma si pensa anche ad applicazioni nel breve termine. Due nuove aziende stanno progettando di utilizzare spazzini metallo-aria per alimentare luci a basso costo per abitazioni nei paesi in via di sviluppo e sensori di lunga durata per i container.

Nuove frontiere per la robotica

Ma lo sviluppo più promettente del nuovo studio, pubblicato nella rivista ACS Energy Letters, è certamente quello che riguarda la robotica.

Attualmente, le tecnologie che compongono il cervello dei robot e le tecnologie che li alimentano sono fondamentalmente non corrispondenti quando si tratta di miniaturizzazione.

In pratica, man mano che le dimensioni dei singoli transistor si riducono, i chip forniscono più potenza di calcolo in pacchetti più piccoli e leggeri. Ma le batterie non hanno gli stessi benefici quando si riducono, dal momento che la densità dei legami chimici in un materiale è fissa. Quindi, batterie più piccole significano necessariamente meno legami da rompere.

Questa relazione inversa tra prestazioni e accumulo di energia porta a robot delle dimensioni di insetti che possono funzionare solo per un minuto prima che la batteria si esaurisca.

La cosa non si risolve con l’aggiunta di una batteria più grande visto che la massa aggiunta richiede più energia per muoversi, annullando l’energia extra fornita dalla batteria più grande. L’unico modo per spezzare questa frustrante relazione invertita è cercare i legami chimici, piuttosto che metterli insieme.

Il nuovo spazzino metallo-aria (MAS) ha una densità di potenza dieci volte migliore rispetto ad altri esistenti e può competere con le batterie. Tanto che i ricercatori hanno collegato un piccolo veicolo motorizzato al MAS.

Tuttavia, l’importanza di questa nuova tecnologia è in un concetto biologico fondamentale: il cibo. I robot potranno trovare fonti di energia per se stessi, proprio come fanno gli umani. Un giorno, un robot che deve ricaricare le batterie dovrà soltanto trovare un po’ di alluminio da mangiare per avere abbastanza energia per poter funzionare fino al suo prossimo pasto.

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