Наука 3 февраля 2025

Немецкие инженеры создали «искусственные жабры» для глубоководных роботов

Исследователи разработали систему питания для подводных роботов, которая извлекает кислород из морской воды подобно рыбьим жабрам, чтобы увеличить время работы океанских беспилотников без подзарядки.

Немецкие исследователи разработали технологию питания для автономных подводных аппаратов, способную заменить традиционные литиевые батареи. Предложенная система использует специальные мембраны, имитирующие работу рыбьих жабр, для извлечения кислорода из морской воды и его преобразования в электроэнергию с помощью водородных топливных элементов.

Ключевой элемент технологии — мембрана толщиной всего 4 мкм, изготовленная из гидрофобного полимера POMS. Она позволяет пропускать растворенный в воде кислород, но блокирует воду. При этом на борту в металлогидридных контейнерах хранится водород. Топливный элемент обеспечивает стабильное производство электроэнергии для работы подводного аппарата из водорода и кислорода.

Система устраняет необходимость в бортовом хранилище кислорода. Сэкономленное пространство можно использовать для дополнительного запаса водорода, что обеспечивает более высокую плотность энергии и снижает эксплуатационные расходы по сравнению с аккумуляторами.
Прокопиос Георгопанос, соавтор исследования из Института мембранных исследований

Принцип работы топливного элемента на основе «искусственных жабр». Изображение: Lucas Merckelbach, Prokopios Georgopanos, Advanced Science

Технология, по словам разработчиков, важна для работы океанских планеров — автономных подводных роботов, способных погружаться на глубину до 1000 метров для измерения температуры, давления, солености и других параметров морской воды. В отличие от литиевых батарей, классифицируемых как опасные материалы, «искусственные жабры» безопаснее при транспортировке и эксплуатации.

Исследователи запатентовали разработку и опубликовали результаты исследования в журнале Advanced Science.