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新的铝电池将UUV的范围增加了十倍

时间:2018-05-15 点击:3 字号:

Open Water Power的海水中“饮用”的电池操作更安全,更便宜,与传统的用于无人水下的锂离子电池相比,其范围增加了十倍汽车。电力系统由合金铝阳极,合金阴极和位于电极之间的碱性电解质组成。部件仅在充满水时才会启动。一旦铝阳极腐蚀,它可以以低成本更换。

“饮用”海水的新电池可以为远程水下航行器提供动力,与相同应用中使用的传统锂离子电池相比,UUV的航程增加了10倍。 / em

大量的空中无人机帮助他们在天空中执行关键任务。现在,麻省理工学院开放水域电力公司(OWP)的目标是大大改善无人水下航行器(UUV)的范围,帮助他们更好地执行海上应用。

最近被主要技术公司L3 Technologies收购,OWP开发了一种更安全,更耐用的新型铝 - 水电力系统,与相同应用中使用的传统锂离子电池相比,UUV的范围增加了10倍。

电力系统可以找到各种各样的用途,包括帮助UUV更深入地潜入更长的时间,进入海底深渊探索船只残骸,绘制海底地图并进行研究。它们也可用于海上远程石油勘探和各种军事应用。

通过此次收购,OWP现在的目标是加快其电力系统的开发,不仅仅针对UUV,还针对各种海底监测系统,声纳浮标系统和其他海洋研究设备。

OWP目前正在与美国海军合作更换用于检测敌方潜艇的声音传感器的电池。今年夏天,这家初创公司将启动一个带有里普德自动解决方案的试点项目,该解决方案将使用UUV进行水下勘测。目前,Riptide的UUV一次行驶约100海里,但该公司希望OWP可以将该距离增加到1,000海里。

“共同发明人Ian Salmon McKay '12,SM '13与人类机械工程专业毕业生Thomas Milnes博士13和Ruaridh Macdonald '12共同创立了OWP,他说:”人们想要在水下做的每件事都会变得容易得多。 '14,今年他将获得核工程博士学位。 “我们要征服海洋。”

“喝”海水获得权力

大多数UUV使用锂电池,这有几个问题。他们被称为着火,首先,UUV大小的电池通常不能通过空气传播。此外,他们的能量密度有限,这意味着昂贵的服务将伴侣UUV送到海里,必要时为电池充电。而且电池需要装在昂贵的金属压力容器中。简而言之,它们相当短命并且不安全。

相比之下,OWP的电力系统更安全,更便宜并且更持久。它由合金铝,与元素组合(主要是镍)合金化的阴极以及位于电极之间的碱性电解质组成。

当配备电源系统的UUV被放置在海洋中时,海水被拉入电池中,并在阴极转化成氢氧根阴离子和氢气。氢氧根阴离子与铝阳极相互作用,产生氢氧化铝并释放电子。这些电子回到阴极,向沿途的电路提供能量,重新开始循环。氢氧化铝和氢气都作为无害废弃物投入使用

部件仅在充满水时才会启动。一旦铝阳极腐蚀,就可以以低成本进行更换。

麦凯说,把电力系统想象成水下发动机的类型,其中水是化学反应的氧化剂,而不是汽车发动机使用的空气。 “我们的电力系统可以喝海水并丢弃废物,”他说。 “但与地面发动机排气相比,排气不是有害的。”

使用铝基动力系统,UUV可以从岸上发射,不需要服务船,开辟新的机会并降低成本。例如,以石油勘探为例,目前用于探索墨西哥湾的UUV需要拥抱岸边,仅涵盖少数管道资产。 OWP驱动的UUV可以覆盖数百英里,并在需要新的电力系统之前返回,涵盖了所有可用的管道资产。

麦凯说,还可以考虑2014年的马来西亚航空公司坠机事件,其中UUV被招募来搜寻其他船只上设备不可行的区域。 “在寻找碎片时,类似这样的任务的相当大的功率预算将用于下降深度并上升到地面,因此他们在海底的工作时间非常有限,”他说。 “我们的电力系统将会改进。”

钉住设计

OWP技术始于联合创始人的副项目,该项目在两个MIT课程和实验室中进行了修改。 2011年,McKay加入了麻省理工学院教授Douglas Hart教授的2.013 / 2.014(工程系统设计/开发),Douglas Hart是一位经验丰富的硬件企业家,他共同创立了Brontes Technologies和Lantos Technologies。 Milnes曾是Brontes的系统工程师,也是Hart的教学助理,他是Harttes的助理教授,他是联合创办的Viztu Technologies公司的一名合伙人。

该班负责为UUV开发备用电源。麦凯在能源密集但具有挑战性的元素上赌博:铝。铝电池的一个主要挑战是某些化学问题使得向电路捐赠电子变得困难。另外,反应产物氢氧化铝粘附在电极表面,阻止进一步的反应。由材料科学教授杨少Professor教授继续完成10.625(电化学能量转换和存储)工作,麦克伊能源教授麦克凯能够克服第一个挑战,即制造富含镓的合金铝阳极,成功捐赠电子,但它很快腐蚀了。

看到电池的潜力,米尔内斯加入麦凯进一步开发电池作为一个副项目。这两人简短地将操作搬到了Evelyn Wang实验室,Gail E. Kendall机械工程教授。在那里,他们开始开发抑制寄生腐蚀过程并防止阳极上形成氢氧化铝层的电解质和合金。

2013年,在马萨诸塞州萨默维尔的绿城实验室开设店铺 - 该公司仍然以约10员工 - OWP进一步完善了电力系统的设计。如今,该电源系统使用泵来循环电解液,在阳极上舀出不需要的氢氧化铝,并将其倾倒到定制的沉淀阱上。当达到饱和状态时,含有废物的捕集器将自动排出并更换。电解质可防止海洋生物在电力系统内部生长

现在,OWP的首席科学官麦凯说,这家创业公司很大程度上取决于麻省理工学院的创新氛围,他的许多教授很乐意提供技术和创业建议,并允许他参加课外项目。

“需要一个村庄,”麦凯说。 “这些课程和那个实验室是这个想法成型的地方。麻省理工学院的人们为了科学而做了很强的科学研究,但是每个人都很清楚将技术推向市场的可能性。人们总是会有那些伟大的'假如......'的对话 - 在任何特定时间,我可能在不同的妊娠阶段有三到四个不同的创业想法,我的所有朋友也一样。这是一个鼓励玩家交流想法的环境,并鼓励人们带着真正的奖品参与项目。“

来源:麻省理工学院新闻Rob Matheson

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