Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

7sem / random / Мокрецов А. - Революционные элементы. Топливные элементы

.pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
16.01.2020
Размер:
424.73 Кб
Скачать

54

H A R D W A R E Ú Â ı Ì Ó Î Ó „ Ë Ë

 

 

Т о п л и в н ы е э л е м е н т ы

ê‚ÓβˆËÓÌÌ˚Â

˝ОВПВМЪ˚

При использовании мобильных цифровых устройств наиболее актуальной проблемой является время их работы без подзарядки. Используя современные сверхмощные ноутбуки, ничем не уступающие настольным системам, или сверхновые цифровые камеры, вы наверняка повстречаетесь с сообщениями типа «Battery low». Шагом к решению данной проблемы стали более мощные источники автономного электропитания для мобильных аппаратов. Технология топливных элементов стоит на пороге прорыва. Миниатюрные элементы электропитания позволяют многократно увеличить время работы портативных компьютеров без подзарядки.

Мобильные устройства являются чудом техники: портативные компьютеры ра-

ботают все быстрее, мобильные телефоны переживают вместе с UMTS очередной качественный скачок. Лишь в области технологий элементов электропитания делается очень и очень мало. Однако промышленные предприятия и научно-исследовательские институты уже открыто заявляют о револю-

ции в этой области: топливные элементы могут служить гораздо дольше существующих источников автономного электропитания. В небольшой патрон помещается топливо для элементов питания; когда элемент садится, пользователь просто вставляет новый патрон в аппарат, и тот снова готов к работе. Таким же образом можно продлить время работы портативной аудиоаппарату-

ры или видеокамер.

 

Вероятность того, что экологически чис-

 

тые, дешевые, но при этом высокоэффек-

 

тивные источники электропитания появятся

 

на рынке, сейчас велика как никогда. Эта

 

тема уже несколько лет зрела в исследова-

 

тельских лабораториях, и сейчас стало оче-

 

видно, что промышленность проявляет жи-

 

вой интерес к подобным элементам.

»

C H I P

ë Ö ç í ü Å ê ú

2 0 0 1

Ú Ó Ô Î Ë ‚ Ì ˚ Â ˝ Î Â Ï Â Ì Ú ˚

55

 

 

»

Во-первых, эти аппараты требуют посто-

Топливные элементы вырабатывают

аккумуляторы с зарядным блоком или за-

 

янной подзарядки от сети. Определенную

энергию, при которой имеющееся топливо,

пасным элементом питания.

 

инициативу должна проявить здесь и UMTS:

например водород, реагирует с кислородом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при передаче посредством мобильных теле-

воздуха. Топливный элемент состоит из

еВЪ‡МУОУ‚˚В ˝ОВПВМЪ˚

 

фонов графических изображений и при

двух пористых электродов, погруженных в

Альтернативой водородным топливным эле-

 

подключении к сети Интернет обычные ба-

электролит. Наиболее распространенные

ментам являются элементы, работающие на

 

тарейки быстро садятся.

PEM Fuel Сell или PEM-элементы (Proton Ex-

метаноле. Из-за их сравнительно малой

 

Кроме того, топливные элементы могут

change Membrane — протон обменные мем-

мощности метаноловым элементам долгое

 

использоваться и в других областях, на-

браны) включают в себя синтетическую

время не уделялось должного внимания.

 

пример в бытовой технике; рынок уже со-

мембрану. Они разделяют реагирующие га-

Сравнительно высокая энергоемкость дела-

 

зрел для появления на нем топливных ис-

зы и пропускают только протоны. Поток

ет их весьма перспективными в технологии

 

точников электропитания на водородной

протонов создает постоянный электричес-

будущего. То есть устройства, не требующие

 

основе. Эти элементы питания обладают,

кий ток. Помимо собственно топливных

большой мощности, смогут работать более

 

помимо прочего, высоким коэффициентом

элементов необходим также целый ряд пе-

продолжительное время без подзарядки.

 

полезного действия, который составляет

риферийных устройств: насосы, конденса-

Эти элементы обеспечивают именно те ха-

 

от 50 до 80%. Для сравнения: КПД совре-

торы, редукционные клапаны, вентили, вен-

рактеристики, которых стремятся добиться

 

менного дизельного двигателя не превы-

тиляторы и многое другое.

изготовители электронных мини-устройств.

 

шает 55, а КПД бензинового двигателя со-

Помимо уменьшения размеров элемен-

Незамеченным общественностью осталось

 

ставляет в лучшем случае 20%. Однако то,

тов важным требованием является также

открытие ученых США. Исследователи в ла-

 

что приводит в движение автомобиль,

отвод продуктов реакции, в первую очередь

боратории Лос-Аламоса разработали топ-

 

вряд ли можно использовать в качестве

водяного конденсата. Топливные элементы

ливные элементы размером 2,5х2,5 см и

 

источника электропитания для мобильных

не должны сильно нагреваться, в них не

толщиной всего 2,5 мм. Они производят в

 

телефонов. Инженерное искусство состоит

должна накапливаться влага, которая мо-

десять раз больше энергии, чем современ-

 

в том, чтобы сделать эти элементы по воз-

жет повредить чувствительные устройства.

ные аккумуляторы такого же объема. Топ-

 

можности компактными при сохранении

Для опытных образцов, созданных в Ин-

ливные элементы заправляются небольши-

 

достаточной энергоемкости. Подтвержде-

ституте Солнечной Энергии Фраунхофера, в

ми метаноловыми патронами. Топливо, всту-

 

ние данной возможности уже было проде-

качестве резервуара для водорода был вы-

пающее в реакцию непосредственно на

 

монстрировано в Институте Солнечной

бран корпус из гидрида металла. Резервуар

аноде топливного элемента, представляет

 

Энергии Фраунхофера (ISE). Состоявшаяся

можно заменять независимо от топливного

собой смесь метанола и не менее 50% во-

 

во Фрайбурге премьера показала возмож-

элемента, который сам по себе имеет раз-

ды. В скором будущем владельцам мобиль-

 

ность замены обычных аккумуляторов ви-

мер спичечного коробка. При прямом срав-

ных телефонов и перьевых ручек, похоже,

 

деокамеры на системы топливных элемен-

нении с аккумуляторами топливные элемен-

придется носить с собой не только запас-

 

тов мощностью 10 Вт и напряжением пита-

ты пока еще проигрывают им по весу, одна-

ные патроны с чернилами, но и метаноло-

 

ния 8 В, что полностью соответствует тре-

ко они легче, если сравнивать топливные

вые патроны.

 

 

 

 

 

 

бованиям аппарата.

элементы с резервуарами и традиционные

 

 

 

 

 

 

Антон Мокрецов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÏÂÚ‡ÌÓÎÓ‚˚È Ô‡Ú ÓÌ

‚Ó‰‡

 

 

 

 

 

 

 

CH3OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÓÒÚ‡ÚÓÍ ‚Ó‰˚

 

 

 

 

 

ТПВТЛЪВО¸М˚И ВБВ ‚Ы‡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3OH+H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

ÒÌÓ‚‡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФУТЪЫФ‡ВЪ ‚

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТПВТЛЪВО¸М˚И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÂÁÂ ‚Û‡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЪУФОЛ‚М˚И ˝ОВПВМЪ

 

 

 

 

НЛТОУ У‰

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ıËÏ˘ÂÒ͇fl ‡͈Ëfl

 

 

 

 

‚ÓÁ‰Ûı‡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÔÓ·Ó˜Ì˚Ï

 

 

 

 

 

 

Т НЛТОУ У‰УП ‚УБ‰Ыı‡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф У‰ЫНЪУП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‡͈ËË

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fl‚ÎflÂÚÒfl ëé2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФУТЪУflММ˚И ЪУН

 

 

 

 

 

 

 

 

еВЪ‡МУОУ‚˚В ЪУФОЛ‚М˚В ˝ОВПВМЪ˚: ТПВТ¸ ПВЪ‡МУО‡ Л ‚У‰˚, ‚ТЪЫФ‡fl ‚

 

 

 

В‡НˆЛ˛ Т НЛТОУ У‰УП ‚УБ‰Ыı‡, ТУБ‰‡ВЪ ФУТЪУflММ˚И ˝ОВНЪ Л˜ВТНЛИ ЪУН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 åËÌˇڲ Ì˚Â Ô‡Ú ÓÌ˚: ÏÂÚ‡ÌÓÎÓ‚˚Â Ô‡Ú ÓÌ˚ ‰Îfl

1 оЫМНˆЛУМЛ У‚‡МЛВ ЪУФОЛ‚М˚ı ˝ОВПВМЪУ‚ ФЛЪ‡МЛfl

 

Б‡Ф ‡‚НЛ ЪУФОЛ‚М˚ı ˝ОВПВМЪУ‚ МВ Ф В‚˚¯‡˛Ъ ФУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ò‚ÓËÏ ‡ÁÏ ‡Ï Ô‡Ú ÓÌ˚ ‰Îfl Á‡Ô ‡‚ÍË Ó·˚˜Ì˚ı Ô ¸Â‚˚ı Û˜ÂÍ

C H I P

ë Ö ç í ü Å ê ú

2 0 0 1