Nieuwe batterij bootst elektrische aal na en zou zichzelf in de toekomst kunnen opladen

In dit artikel:

Onderzoekers van Penn State hebben een flexibele, niet-toxische batterij ontwikkeld die de werking van de elektrische aal (electrocyten) nabootst. In een studie gepubliceerd in Advanced Science beschrijven ze ultradunne hydrogeellaagjes — circa 20 micrometer — die met spin coating op elkaar worden aangebracht. Door de lagen zo dun te maken daalt de interne weerstand sterk, waardoor de vermogensdichtheid toeneemt zonder stijfheid of zware behuizing.

Waar eerdere aal-geïnspireerde pogingen weinig vermogen leverden of mechanische steun nodig hadden, lost dit team dat op door de hydrogelchemie te optimaliseren: viscositeit en mechanische sterkte werden afgestemd zodat de lagen stabiel blijven tijdens het spin-coaten en tegelijk elektrisch geleidend zijn. Dat maakte het mogelijk om een continue, bruikbare energiebron te creëren in plaats van alleen korte piekstromen zoals bij echte electrocyten (die tot meer dan 600 V kunnen genereren).

De nieuwe hydrogelbatterijen zijn sterk, flexibel en bestand tegen zware omstandigheden: ze houden water meerdere dagen vast en functioneren in een temperatuurbereik van −80 tot 27 °C zonder te bevriezen. Met een gemeten vermogensdichtheid van ongeveer 44 kW/m³ zijn ze geschikt om sensoren, controllers en wearables van stroom te voorzien, en ze kunnen zonder harde behuizing geïntegreerd worden in zachte of biologische systemen.

De onderzoekers richten zich nu op het verhogen van de vermogensdichtheid en de oplaadefficiëntie, met als einddoel batterijen die deels of volledig zelf kunnen opladen en naadloos in medische implantaten of draagbare technologieën passen. Omdat de materialen niet giftig zijn en flexibel blijven, biedt deze benadering een veelbelovende route naar energiebronnen die veilig in of op het menselijk lichaam gebruikt kunnen worden — en naar toepassingen in biomedische apparatuur, wearables en zachte robotica waar traditionele batterijen tekortschieten.