鞋墊發(fā)電、尿液充電：為了給電子設(shè)備供電，美軍腦洞大開搞發(fā)明

美軍號稱武裝到牙齒，但是這一頭的裝備，在實(shí)際使用中會面臨一個尷尬的問題——供電。

包括夜視儀、盔燈和送話器（連接的單兵電臺），都需要電池，這還僅僅是頭盔，其余的像手持gps、激光測距儀、步槍掛載的激光指示器、敵我識別信號燈、各種電臺和智能終端等等，都需要大大小小的電池來供電。

據(jù)美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室說，在阿富汗執(zhí)行一個正常的72小時任務(wù)，一名軍人維持自身電子裝備運(yùn)作所攜帶的電池多達(dá)70塊。

并且這些電池非常重，比如一塊用于無線電臺an/prc-117的電池重就有1.8公斤，然而一塊這樣的電池其實(shí)用不了多久，如果要滿足作戰(zhàn)需求，平均每個士兵需要攜帶的電池可能達(dá)到9公斤。

另外這樣的電池還相當(dāng)昂貴，一個步兵營每年在電池上的支出超過15萬美元，昂貴的代價讓美軍也流下了貧窮的眼淚，畢竟這年頭，地主家也沒有余糧。

于是，解決越來越復(fù)雜的士兵系統(tǒng)的供電問題，成為了美軍的一道難題，這幾年陸軍的一些研究機(jī)構(gòu)也出現(xiàn)了不少試圖解決這一問題的方案。

靠走路發(fā)電的鞋底，還能定位

據(jù)《陸軍時報》報道，近期美國陸軍正與robotic research公司合作設(shè)計(jì)一款內(nèi)置傳感器的鞋底，這樣佩戴者每走一步，鞋底就能發(fā)電。

具體來說，就是當(dāng)一名士兵的腳后跟向下推鞋底時，力會撞擊一個微型旋轉(zhuǎn)水平結(jié)構(gòu)，帶動一個小型發(fā)電機(jī)發(fā)電。

美國陸軍c5isr中心的機(jī)械工程師nathan sharpes是這項(xiàng)專利的發(fā)明人，他說：“我們在戰(zhàn)斗靴后跟內(nèi)底嵌入了一種能量收集裝置，這樣當(dāng)士兵的鞋跟受到撞擊時，它就會激活發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生能量?！?/p>

這項(xiàng)技術(shù)不僅能提供動力，還能讓指揮官在沒有g(shù)ps的環(huán)境下追蹤士兵。參與這個項(xiàng)目的robotic research llc是一家行業(yè)領(lǐng)先的自動化和機(jī)器人技術(shù)供應(yīng)商，最近該公司從美國陸軍獲得了一份價值1650萬美元的合同，將使用自研的warloc的技術(shù)來研發(fā)這種裝置。

步行一小時，充電4個手機(jī)的褲子

通過步行來充電并不是最近才有的創(chuàng)意，早在2016年，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)就在測試一種可以隨時提供動力的新褲子——“powerwalk”，這種裝置重量很輕，安裝在腿上后能從行走的自然動作中獲取能量。

這個設(shè)備的工作原理是用一個齒輪箱將膝蓋的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成更高的轉(zhuǎn)速，而發(fā)電機(jī)則將機(jī)械動力轉(zhuǎn)換成電能，然后，一個“先進(jìn)的電力轉(zhuǎn)換”電路將電能充進(jìn)鋰離子或鎳氫電池。

根據(jù)測試，用戶佩戴該設(shè)備時可以10到12瓦的效率發(fā)電，步行一小時后，就可以產(chǎn)生足夠給4部智能手機(jī)充電的電量。

納蒂克士兵研究、發(fā)展和工程中心的美國陸軍系統(tǒng)工程師noel soto說：“如果一名士兵能夠通過可穿戴的能量收集設(shè)備產(chǎn)生能量，這意味著我們不僅可以減輕他的負(fù)重，還可以減少部隊(duì)對后勤補(bǔ)給的依賴，使我們能夠延長任務(wù)的持續(xù)時間和有效性?！?/p>

尿液充電，排出來的水甚至還能喝

如果說上面的技術(shù)能夠解決走路充電的問題，那么如果是需要長時間潛伏的偵察兵或者狙擊手呢？

一個偶然的發(fā)現(xiàn)似乎能解決這一問題。在阿伯丁試驗(yàn)場的阿伯丁實(shí)驗(yàn)室中，研究人員發(fā)現(xiàn)一種鋁基粉末開始在與水接觸后會釋放出氫氣，在氫燃料電池中，氫可以分解為質(zhì)子和電子，質(zhì)子穿過薄膜，在電路的另一端產(chǎn)生正電荷，電子穿過電路，為用電設(shè)備供電。

這種粉末是一種“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鋁基納米鋅合金”，阿伯丁試驗(yàn)基地的陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的材料科學(xué)家阿尼特·基里博士表示，“利用產(chǎn)生的氫氣，美國士兵可以做到‘按需發(fā)電’，這對于單兵裝備的供電而言是非常有用的”。

更重要的是，這種供電方式很便宜而且“環(huán)保”，當(dāng)然這個環(huán)保的重點(diǎn)是這種供電方式最后產(chǎn)生的廢物僅僅是水而已，也就是說幾乎不會留下任何容易被偵測出來的痕跡，所以對于匿蹤作業(yè)而言，也非常有益。美國陸軍專家甚至表示，當(dāng)士兵們的尿液充分與電池混合之后，其排出的廢水甚至可以直接被士兵飲用。

相比充電方式，軍方更加期待新的電池

為了解決除了層出不窮的充電技術(shù)，各國軍隊(duì)還將目光放在了研制出效率更高、重量更低的電池上，比如燃料電池。

燃料電池的研發(fā)可以追溯到50年前，它已經(jīng)作為輕型電力源應(yīng)用到很多軍用裝備中，燃料電池具有吸引力的是其輸出電能高而重量卻相對較小。

同時，燃料（如氫）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程中只產(chǎn)生熱和水，而不會釋放出有毒氣體，不會對環(huán)境產(chǎn)生不良影響，是種安全的發(fā)電手段；與傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備相比，燃料電池具有低噪、安全和清潔的特點(diǎn)，而且熱特性較低、燃燒效率高。與攜帶大量電池相比，采用燃料電池可以大大降低負(fù)重。

各國軍隊(duì)涉及燃料電池的項(xiàng)目也有很多，包括英國“未來步兵士兵技術(shù)”單兵系統(tǒng)和陸軍“快速響應(yīng)系統(tǒng)（fres）”，美國各種軍事機(jī)構(gòu)（如國防高級研究計(jì)劃局和陸軍能源署燃料電池小組）也就“陸地勇士”系統(tǒng)所采用的的便攜式和車載式燃料電池展開了相關(guān)調(diào)研。

美軍還在探索使用甲醇作為未來的電池能源。mtimicro燃料電池公司就計(jì)劃向美軍提供甲醇燃料電池。該公司的mobion-30m電池部件加上兩種甲醇燃料，可以滿足一名單兵72小時作戰(zhàn)所需要的電量，相當(dāng)于9塊ba5590電池，而重量僅為后者的一半。