Deze onderzoekers hebben een rekbare batterij ontwikkeld die energie opwekt door vocht uit de lucht te onttrekken. Oh, en hij is uitgerust met een kill switch.

Voor sommige technologieën zijn gewone batterijen te zwaar en te stijf – denk aan draagbare gezondheidsmonitors en miniatuurrobots. Een alternatief zijn zogeheten energieoogsters, apparaten die energie uit de omgeving halen en omzetten in elektriciteit. Ze zijn weliswaar lichter dan conventionele batterijen, maar leveren helaas nog relatief weinig vermogen.

Onderzoekers van de North Carolina State University en Rice University hopen hier verandering in te brengen met een nieuwe, rekbare batterij die wordt geactiveerd door vocht uit de omgeving. Hun bevindingen schrijven ze in Science Advances.

Lees ook:

• Deze batterij haalt energie uit suiker en is een stuk duurzamer en veiliger
• Kernbatterijen zouden jarenlang stroom kunnen leveren zonder op te laden

Oplossende zouten

De batterij bestaat uit een anode van magnesium en een kathode van zilver en zilverchloride. Daartussen zit een membraan van cellulose met lithiumchloridezouten. Wanneer dit membraan vocht uit de omgevingslucht opneemt, lossen de zouten op en ontstaat een elektrolyt: een geleidende vloeistof die ervoor zorgt dat elektrische lading door de batterij kan stromen.

“De batterij wordt pas geactiveerd zodra hij met de buitenlucht in aanraking komt”, vertelt Amay Bandodkar, universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek aan de NC State University, in een persbericht. “Zolang hij luchtdicht verpakt blijft, gebeurt er niets, en dat verlengt de levensduur van onze rekbare batterij.”

Schubdier

Rekbare batterijen bestaan meestal uit kronkelende geleiders waar de stroom gewoon doorheen blijft lopen wanneer je ze uitrekt. Het nadeel is wel dat de actieve onderdelen van de batterijen tijdens het uitrekken verder uit elkaar komen te liggen. Dit komt de energieopslag niet ten goede.

Het ontwerp van de nieuwe batterij is geïnspireerd op de overlappende schubben van een schubdier. Hierdoor blijven de onderdelen, zelfs als je de batterij uitrekt, dicht op elkaar zitten. De onderzoekers hebben laten zien dat hun batterij een draadloze Bluetooth saturatiemeter 30 uur lang van stroom kan voorzien. Daarmee zou zijn levensduur volgens de onderzoekers gelijk staan aan dat van conventionele batterijen.

Mark Huijben, hoogleraar Nanomaterials for Energy Conversion and Storage, heeft nog niet eerder van een dergelijke batterij gehoord. Hij plaatst wel een kanttekening bij de studie: “De onderzoekers maken de vergelijking met standaard lithium-ion batterijen waarin een vloeibaar elektrolyt wordt toegepast. Ik vraag me af hoe de vergelijking uitpakt als je kijkt naar de huidige state-of-the-art voor dunne solid-state batterijen.”

Kill switch

Het onderzoeksteam heeft de batterij ook uitgerust met een kill switch. Deze zelfvernietigingsfunctie van de batterij kan dienen als bescherming tegen manipulatie of observatie van een ongewenst persoon. Zo’n kill switch kan nuttig zijn in bewakingssystemen die worden gebruikt bij geheime inlichtingenoperaties.

De switch bestaat uit een vast mengsel van aluminium- en jodiumpoeder dat in een afgesloten compartiment in de behuizing is opgeslagen. Het cellulose membraan sluit dit compartiment af. Zodra de behuizing onder druk komt te staan – bijvoorbeeld bij een poging om een bewakingssysteem open te krijgen – komt het poeder in contact met het vocht dat het membraan heeft verzameld. Dat veroorzaakt een sterke chemische reactie waardoor het onderdeel vlam vat en volledig wordt vernietigd.

Bronnen: Science Advances, North Carolina State University via EurekAlert!

Beeld: Tracey Peake