Veicoli subacquei, robot subacquei, e i rilevatori richiedono la propria fornitura di energia per funzionare per lunghi periodi indipendentemente dalle navi. Una nuova, sistema economico per l'estrazione elettrochimica diretta di energia dall'acqua di mare offre il vantaggio di poter gestire anche brevi picchi di richiesta di energia, mantenendo una potenza costante a lungo termine. Fare così, il sistema può commutare autonomamente tra due modalità di funzionamento, come riportano i ricercatori sulla rivista Angewandte Chemie .

Tracciare la morfologia dei sottomarini, correnti, e temperature, e l'ispezione e la riparazione di condotte e cavi di acque profonde sono solo alcuni esempi di attività svolte in modo autonomo da dispositivi sottomarini nelle profondità dell'oceano. In queste condizioni estreme, la sfida per i generatori di corrente è quella di produrre sia un'elevata densità di energia (tempo di esecuzione lungo con utilizzo di energia di base) sia un'elevata densità di potenza (flusso di corrente elevato a breve termine) per attività come il movimento rapido o l'azione di una pinza.

Liang Tang, Hu Jiang, e Ming Hu e il loro team della East China Normal University di Shanghai, Università di Shanghai, e l'Accademia cinese di scienze ambientali a Pechino, Cina, hanno preso ispirazione da organismi marini che possono commutare la respirazione cellulare tra modalità aerobica e anaerobica utilizzando materiali diversi come accettori di elettroni. I ricercatori hanno progettato un nuovo generatore di corrente che funziona secondo gli stessi principi.

La chiave della scoperta è un catodo di blu di Prussia, una struttura a struttura aperta con ioni di cianuro come "strutture" e ioni di ferro come "nodi", che può facilmente accettare e rilasciare elettroni. Quando combinato con un anodo metallico, questa struttura può essere utilizzata per generare elettricità dall'acqua di mare.

Se la richiesta di potenza è piccola, gli elettroni che fluiscono nel catodo vengono trasferiti direttamente all'ossigeno disciolto. Poiché l'ossigeno disciolto nell'acqua di mare è inesauribile, la potenza a bassa corrente può essere fornita teoricamente per un tempo illimitato. Però, la concentrazione di ossigeno disciolto è bassa. Quando la richiesta di potenza, e quindi attuale, sono nettamente aumentate, non c'è abbastanza ossigeno al catodo per assorbire immediatamente tutti gli elettroni in ingresso. Il blu di Prussia deve quindi immagazzinare questi elettroni riducendo lo stato di ossidazione degli atomi di ferro da +3 a +2. Per mantenere un equilibrio di carica, ioni sodio caricati positivamente si depositano all'interno della struttura. Poiché questi sono presenti in alta concentrazione nell'acqua di mare, molti ioni sodio, e quindi molti elettroni, possono essere assorbiti in breve tempo. Quando la domanda attuale rallenta, gli elettroni vengono nuovamente trasferiti all'ossigeno, l'ossigeno rigenera il quadro, Fe(2+) è ossidato a Fe(3+), e gli ioni sodio partono.

Questo nuovo sistema è molto stabile in acqua di mare corrosiva e può resistere a numerosi cambi di modalità. Ha funzionato ininterrottamente per quattro giorni nella sua modalità ad alta energia senza perdere potenza. La modalità ad alta potenza è stata in grado di fornire 39 diodi emettitori di luce e un'elica.