Duitse wetenschappers ontwikkelden een kunstmatige kieuw voor onderwaterrobots om zuurstof uit water te zuigen. Een brandstofcel aan boord kan daarmee eigen stroom opwekken. Dat is goedkoper, veiliger en duurzamer dan met lithiumbatterijen.

Onderwaterrobots meten parameters zoals druk, temperatuur en het zoutgehalte van zeewater tot zo’n duizend meter waterdiepte. Deze onderwater-gliders zijn voor mariene onderzoek een onmisbare aanvulling op onderzoeksschepen. Het probleem van deze robots is echter dat ze worden aangedreven door lithiumbatterijen. Die zijn vanwege hun hoge energiedichtheid gevaarlijk en mogen daarom alleen onder strenge veiligheidseisen worden vervoerd, tegen hoge kosten.

Siliconen membraan

Wetenschappers van het Duitse Helmholtz-Zentrum Hereon bedachten een alternatief voor deze lithiumbatterij. Ze rustten onderwaterrobots uit met een kunstmatige kieuw bestaande uit siliconen membranen die zuurstof uit zeewater kan halen. Samen met een brandstofcel en een hoeveelheid opgeslagen waterstof, kan de onderwaterrobot dan zelf elektriciteit maken tijdens een onderzoeksmissie. 

Brandstofcel

In de brandstofcel reageren zuurstof en waterstof tot water. De elektriciteit die daarbij ontstaat, is voldoende om de robot aan te drijven. Omdat de brandstofcel zuurstof verbruikt, ontstaat er een drukgradiënt in de kieuw, waardoor automatisch nieuwe zuurstofmoleculen worden ‘aangezogen’ die de reactie blijven voeden. De waterstof zit opgeslagen in een aparte tank, waar het aan een aluminiumbronslegering is gebonden om ontploffingen te voorkomen.

Kunstkieuw voor zuurstof

Een brandstofcel en een veilige waterstoftank zijn niet nieuw. De innovatie zit vooral in de kunstmatige kieuw, die zuurstof aanvoert. Hierdoor heeft de onderwaterrobot meer capaciteit om waterstof mee te nemen en kan deze langere missies uitvoeren.

De uitvinders gaan hun prototype de komende jaren verbeteren onder de vlag van het MUSE-project, dat mariene technologie en infrastructuur vooruit moet brengen. 

Foto: Lucas Merckelbach, Helmholtz-Zentrum Hereon