Onderzoekers van het Georgia Institute of Technology hebben een zelfladende accucel ontwikkeld die mechanische energie direct omzet in chemische energie waarmee elektrische stroom kan worden geleverd. Het is dus niet nodig om de mechanische energie eerst om te zetten in elektrische energie en daarmee de accu te laden. Hierdoor werkt deze hybride generator-accucel efficiënter dan een systeem met aparte generatoren en accu’s.
Door bewegingen van een piëzoelektrisch membraan worden lithium-ionen van de ene kant van de cel naar de andere kant getransporteerd waar ze als chemische energie worden opgeslagen. Door de cel onder een schoen te bevestigen kan tijdens het lopen voldoende energie worden opgeslagen om kleine elektronische apparaten op te laten werken.
De accu is opgebouwd uit een kathode van lithium-kobaltoxide en een anode van titaniumdioxide-nanobuisjes. De twee elektroden worden gescheiden door een membraan dat bij mechanische belasting een piëzoelektrische lading opwekt. Deze dient als een ladingspomp waarmee de lithium-ionen van de kathode naar de anode worden getransporteerd en daar als lithium-titaniumoxide worden opgeslagen.
Door een mechanische drukkracht met een frequentie van 2,3 Hz te gebruiken, verhoogden de onderzoekers de spanning in de accu van 327 naar 395 mV binnen vier minuten. Het apparaat werd vervolgens ontladen naar zijn oorspronkelijke spanning met een stroomsterkte van één mA voor ongeveer twee minuten. Volgens een schatting van de onderzoekers hebben de kleine zelfladende cellen een capaciteit van 0,036 mA/h.
Onderzoeksleider Professor Wang en zijn team hebben nu meer dan 500 stuks gebouwd en getest. Wang schat dat het direct omzetten van mechanische in chemische energie tot vijf keer efficiënter kan zijn dan bij het elektrisch laden van accu’s.
Professor Wang met de nieuwe accucel die mechanische energie direct omzet in chemische energie (Foto: Gary Meek)
