開(kāi)放式水力電池在海水中操作更安全、更便宜。另外，和傳統(tǒng)的鋰電池相比，用于無(wú)人駕駛的水下航行器其航行范圍可提高十倍。其電力系統(tǒng)由合金鋁陽(yáng)極，合金陰極和位于電極之間的堿性電解質(zhì)組成。組件只有在充滿(mǎn)水時(shí)才會(huì)被激活。一旦鋁陽(yáng)極腐蝕，進(jìn)行更換時(shí)成本也不高。

新啟用的新型鋁電池使UUVs(無(wú)人水下潛航器)的航行范圍擴(kuò)大十倍

空中無(wú)人機(jī)較大的航行距離能夠幫人們?cè)谔炜罩袌?zhí)行重要任務(wù)。現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院正在進(jìn)行的開(kāi)放式水力發(fā)電(OWP)項(xiàng)目希望能大大提高無(wú)人駕駛水下航行器(UUVs)的航行范圍，使他們的一系列海上應(yīng)用能夠像空中無(wú)人機(jī)相同表現(xiàn)的更好。

最近，由于被重要技術(shù)公司L3Technologies收購(gòu)，OWP開(kāi)發(fā)出了一種更安全、更耐用的新型鋁水電源系統(tǒng)，和傳統(tǒng)鋰電池相比，其能是UUVs的航行范圍提高十倍。

這種新的電力系統(tǒng)可以有很多更廣泛的用途，包括幫助UUVs更長(zhǎng)時(shí)間地深入海洋的深淵、探索船舶殘骸、測(cè)繪海底形貌、進(jìn)行海洋研究等。也可用于海上長(zhǎng)期的石油勘探和各種應(yīng)用。

隨著收購(gòu)的進(jìn)行，OWP現(xiàn)在的目標(biāo)是加強(qiáng)其電力系統(tǒng)的發(fā)展，不僅僅是為了UUVs，而且還適用于各種海底監(jiān)控系統(tǒng)、聲納浮標(biāo)系統(tǒng)和其他海洋研究設(shè)備。

OWP目前正在和美國(guó)海軍合作，更換用于探測(cè)敵方的聲學(xué)傳感器中的電池。今年夏天，這家新興公司將啟動(dòng)一個(gè)帶有激流自治方法的試點(diǎn)，該方法將使用UUVs進(jìn)行水下探測(cè)。目前，UUVs一次行駛距離大約100海里，但該公司希望OWP可以將距離新增到1000海里。

該電池的發(fā)明者之一IanSalmonMcKay說(shuō)道"從此以后，人們想在水下做的每一件事都會(huì)變的很容易。"他和機(jī)械工程畢業(yè)的ThomasMilnes博士和RuaridhMacdonald共同創(chuàng)立了OWP,并將于今年獲得核工程領(lǐng)域的博士學(xué)位，他還說(shuō)到："我們要去征服海洋。"

"喝"海水發(fā)電

目前，大多數(shù)的UUVs使用的都是鋰電池，但鋰電池存在幾個(gè)問(wèn)題。如人們熟知的這種電池會(huì)著火，因此UUVs的電池不能空運(yùn)。此外，他們的能量密度有限，就意味著昂貴的船舶服務(wù)費(fèi)用，必要時(shí)為電池充電。而且，電池要裝在昂貴的金屬壓力容器中。總而言之，這種電池壽命短且不安全。

相反，OWP的電力系統(tǒng)更安全、更便宜、更持久。它是由鋁合金、鎳元素組成的陰極和位于電極之間的堿性電解質(zhì)組成。

當(dāng)配備電力系統(tǒng)的UUV被放置在海洋中時(shí)，海水會(huì)進(jìn)入電池中，并且在陰極處被分解為氫氧根陰離子和氫氣。氫氧根離子和鋁陽(yáng)極相互用途，出現(xiàn)氫氧化鋁并釋放電子。而電子向陰極運(yùn)動(dòng)，在途中向電路供應(yīng)能量，以供其重新開(kāi)始循環(huán)。并且氫氧化鋁和氫氣都是無(wú)害廢棄物。

另外，只有充滿(mǎn)水時(shí)組件才會(huì)被激活，一旦鋁陽(yáng)極腐蝕，替換它的成本也很低。

我們可以將電力系統(tǒng)視為水下發(fā)動(dòng)機(jī)，則水是化學(xué)反應(yīng)中的氧化劑，而不是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中所用空氣。McKay說(shuō)："我們的電力系統(tǒng)可以"喝"海水、排除廢物，但和地面發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣相比，這種排除的廢物是無(wú)害的。"

借助鋁基電力系統(tǒng)，UUVs可以從岸上發(fā)射，并且不要服務(wù)船，這創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)，降低了成本。例如，就石油勘探而言，目前用于探索墨西哥灣的UUVs要靠近海岸，并且只能覆蓋幾條石油管道。而由OWP供電的UUVs可以覆蓋數(shù)百英里，可以在要新的電力系統(tǒng)之前返回，能夠覆蓋所有可用的石油管道。

考慮到2014年的馬來(lái)西亞公司的墜機(jī)事件，其中UUVs被招募去搜索對(duì)其他船只設(shè)備不可通行的地區(qū)。McKay說(shuō)："在尋找碎片時(shí)，像這樣的任務(wù)，大量的能量預(yù)算被用于下潛和上升，所以他們?cè)诤５椎墓ぷ鲿r(shí)間非常有限。因此，我們的電力系統(tǒng)還需繼續(xù)改善。"