この画像を大きなサイズで見るロボットが、自ら酸素を吸収しながら、深海を自由に泳ぎ回る未来がやってくるかもしれない。
ドイツの研究チームが考案した海中ロボット「オーシャングライダー」にはなんと魚のようなエラがついている。
エラは伊達ではなく、本当に海水に溶けた酸素を取り出し、水素と合わせてエネルギーに変換する。つまり、それはロボットでありながら、魚のように”エラ呼吸”しているのだ。
でも、なぜわざわざエラを？ じつはこれ、リチウムイオン電池の問題を克服するための工夫なのだ。
オーシャングライダーの問題点はリチウムイオン電池
海中をシュッと移動する自律型のロボット「オーシャングライダー」は、海洋研究者にとっては秘密兵器のようなものだ。
数週間にわたって稼働でき、最大1,000mまで潜ることができる。機体に温度・圧力・塩分・酸素の濃度・海流などを測定するセンサーを搭載すれば、これまでの調査船では難しかった研究が可能になる。
また調査船に比べて運用コストがずっと低いところも魅力だ。
ただし問題なのは、活動するためのエネルギー源をどうするかだ。
これまで、オーシャングライダーの電力は、リチウムイオン電池によって賄われていた。だがリチウムイオン電池は危険物であり、それを運ぶには厳格な安全規制に沿わねばならない。
これが管理を難しくし、プロジェクトコストを増大させていた。
エラ呼吸で酸素を利用し発電する燃料電池システムを開発
そこでドイツの研究機関「ヘルムホルツ・ツェントルム・ヘレオン」の研究者が考案したのが、魚のエラを思わせる燃料電池システムだ。
燃料電池は水素と酸素を使って発電するシステムだ。
グライダーは金属水素化物を利用したタンクを搭載しており、ここに水素を蓄えておく。
では酸素はどうするのか？ 魚がエラで呼吸するように、周囲に無尽蔵にある海水から直接抽出するのだ。
グライダーの胴体に特殊なシリコン膜を装着する。海水には酸素がたっぷりと溶けているが、シリコン膜はこの酸素だけを透過して、機体に内蔵された気流システムに導いてくれる。
あとは酸素とタンク内の水素を反応させれば、発電することができる。まさしく魚のエラのようなシステムだ。
この画像を大きなサイズで見るこの人工エラの優れたところは、酸素用のタンクを用意する必要がないことだ。
これが軽量化につながり、余分なスペースもできるので、その分を水素タンクに充てることができる。
結果、海中グライダーは、リチウムイオン電池よりも低コストかつ長く稼働できるようになる。
研究チームはすでにこの人工エラシステムの特許を取得している。
だが、現時点でのプロトタイプは、オーシャングライダーに搭載するには大きすぎるとのこと。今後数年かけてシステムの性能を向上させていく予定であるそうだ。
この研究は『Advanced Science』（2025年1月10日付）に掲載された。
References: Hereon press release: Artificial gills for ocean gliders / Oceanservice.noaa.gov
これ応用すれば水で動く車ができるん？
それとも逆に水素自動車を水中用に応用したん？
後者です
使い物になるのか分かりませんが遊泳装置ならかなりユッタリした動きになりそうで、海中ブイみたいな固定装置の方が用途的には向いてるかもしれない
エラ呼吸というのは宿命的に酸素不足で苦労するもの。素早い魚は例外なく小型で大型な魚はどれも緩慢で釣りでファイトすればすぐヘバるのが物語ってる
例外的に赤身魚は酸素吸着素材とでもいうべき赤い筋肉で大型かつパワフルで持久力もあるけど、それを機械にするには吸着合金とかにするしかなく重量増加でペイしないだろう
イルカは大型パワフルだろといっても、アレは酸素たっぷりの空気を吸って溜める肺呼吸だしね
リチウムイオン電池っていう確立された技術より水素のほうが安全っていうのが疑問
水素のほうが危険で扱いづらいイメージあるんだけど。
ニッケル水素蓄電池は水素吸蔵合金を用いるニッケル金属水素化物電池 (Ni-MH) だよ
これが爆発炎上したなんて聞かないでしょ
ただし、状況によっては、水素ガスが電池にある安全弁から放出されるから密閉環境の使用は禁止されているな
じんこうこら！
効率のいい水分子の分解方法さえ開発できれば、スターター時の燃料だけで
あとは海水から酸素と水素を分解して燃料にするところまでできるのでは？
水素を使って水を電気分解しても収支はマイナスじゃないの？
だから冒頭に一文注釈が入っているのだろう
記事をよく読んでください。この無人潜水艇の動力は水素と酸素を反応させて発電する「燃料電池」です。 水に電気を流して水素イオンと酸素イオンに分解する「電気分解」と逆の化学反応になります。