Veículos subaquáticos, robôs de mergulho, e os detectores requerem seu próprio suprimento de energia para operar por longos períodos independentes de navios. Um novo, sistema barato para a extração eletroquímica direta de energia da água do mar oferece a vantagem de também ser capaz de lidar com picos curtos na demanda de energia, ao mesmo tempo em que mantém uma potência estável de longo prazo. Para fazer isso, o sistema pode alternar autonomamente entre dois modos de operação, como os pesquisadores relatam no jornal Angewandte Chemie .

Mapeando formas terrestres submarinas, correntes, e temperaturas, e a inspeção e reparação de dutos e cabos de alto mar são apenas alguns exemplos de tarefas realizadas de forma autônoma por dispositivos subaquáticos nas profundezas do oceano. Sob essas condições extremas, o desafio para geradores de energia é produzir uma alta densidade de energia (longo tempo de execução com uso básico de energia) e alta densidade de energia (alto fluxo de corrente de curto prazo) para atividades como movimento rápido ou ação de uma pinça.

Liang Tang, Hu Jiang, e Ming Hu e sua equipe da East China Normal University em Xangai, Universidade de Xangai, e a Academia Chinesa de Pesquisa de Ciências Ambientais em Pequim, China, inspiraram-se em organismos marinhos que podem alternar sua respiração celular entre os modos aeróbio e anaeróbico usando diferentes materiais como aceitadores de elétrons. Os pesquisadores projetaram um novo gerador de energia que funciona segundo os mesmos princípios.

A chave para a descoberta é um cátodo feito de azul da Prússia, uma estrutura de estrutura aberta com íons de cianeto como "suportes" e íons de ferro como "nós", que pode facilmente aceitar e liberar elétrons. Quando combinado com um ânodo de metal, esta estrutura pode ser usada para gerar eletricidade a partir da água do mar.

Se a demanda de energia for pequena, os elétrons que fluem para o cátodo são transferidos diretamente para o oxigênio dissolvido. Porque o oxigênio dissolvido na água do mar é inesgotável, a energia em baixa corrente pode, teoricamente, ser fornecida por um tempo ilimitado. Contudo, a concentração de oxigênio dissolvido é baixa. Quando a demanda de energia, e, portanto, atual, aumentaram acentuadamente, não há oxigênio suficiente no cátodo para absorver imediatamente todos os elétrons que chegam. O azul da Prússia deve, portanto, armazenar esses elétrons, reduzindo o estado de oxidação dos átomos de ferro de +3 para +2. Para manter um equilíbrio de carga, íons de sódio carregados positivamente se alojam na estrutura. Por estarem presentes em alta concentração na água do mar, muitos íons de sódio - e, portanto, muitos elétrons - podem ser absorvidos em um curto espaço de tempo. Quando a demanda atual diminui, elétrons são transferidos para o oxigênio mais uma vez, oxigênio regenera a estrutura, Fe (2+) é oxidado a Fe (3+), e os íons de sódio partem.

Este novo sistema é muito estável em água do mar corrosiva e pode suportar vários interruptores de modo. Ele funcionou continuamente por quatro dias em seu modo de alta energia sem perder energia. O modo de alta potência foi capaz de fornecer 39 diodos emissores de luz e uma hélice.