Прощай, батарейка!

…«топливом» которых послужит водород.

До последнего времени одним из основных недостатков «водородных батареек» была ограниченная емкость, что препятствовало их массовому использованию в мобильных телефонах, КПК и лэптопах. Теперь же, судя по недавнему сообщению New Scientist, эта проблема успешно решена. Как сообщает издание, исследователям из Стэнфордского университета (Калифорния) удалось разработать технологию, которая позволяет почти в полтора раза увеличить мощность существующих топливных элементов. Суть методики состоит в сокращении диаметра каналов, по которым водород поступает в «камеру сгорания».

Правда, как отмечают разработчики, метод работает только для топливных элементов, в которых используется именно водород, в то время как многие основные производители электронной техники (например, Motorola и NEC) в своих перспективных проектах все больше отдают предпочтение источникам питания на метаноле. Причиной служит большая (по сравнению с водородом) энергоемкость метанола, что дает возможность существенно уменьшить размеры «топливного бака» для мобилки или переносного компьютера.

Обратная сторона метаноловой медали заключается в том, что это вещество токсично, а работающие на нем топливные элементы вносят свой вклад в усиление парникового эффекта – ведь в качестве отходов они «производят» двуокись углерода. При окислении же водорода не образуется ничего опаснее водяного пара, а мощность подобных «батареек» благодаря последнему открытию может быть существенно повышена.

Итак, в чем же состоит суть разработки, которая грозит похоронить обычные батарейки? Как известно, принцип действия топливных элементов основан на взаимодействии химического «горючего» (жидкого или газообразного) с атмосферным кислородом, в результате которого и вырабатывается электроэнергия.

Предлагаемая американскими учеными модель топливного элемента предполагает наличие так называемой протонообменной мембраны, размещенной между анодным и катодным слоями, каждый из которых содержит платиновый катализатор. Обычно водород поступает на анод сквозь достаточно узкие (500 микрон) каналы в полимерном блоке.

Платиновый катализатор анодного блока помогает атому водорода «терять» протоны и электроны. Освободившиеся протоны проникают сквозь мембрану и вступают в реакцию окисления на катоде, в результате которой и возникает электрический ток.

Исследователи решили проверить, как изменится работа элемента при сужении каналов, по которым поступает водород, и уменьшили их диаметр до 20 микрон. В результате скорость перетекания водорода увеличилась, притом, что на анод теперь попадало ровно столько «топлива», сколько элемент успевал эффективно «переварить». Это, в свою очередь, способствовало возрастанию интенсивности протонного обмена и более чем на 50% повысило мощность «водородной батарейки».

Как известно, стандартные источники питания могут обеспечить работу лэп-топа без перезарядки от двух до четырех часов. Некоторые производители электроники, ведущие серьезные разработки в области топливных элементов, планируют с их помощью довести этот показатель до 20 часов. Теперь же, с учетом технологии, предложенной специалистами Стэнфордского университета, можно рассчитывать на создание компактных источников питания для переносной электроники, которые смогли бы поддерживать в ней жизнь свыше суток. Кстати, повышение мощности – не единственный плюс, который достигается при уменьшении диаметра микроканалов. Вторым, не менее приятным сюрпризом, стало существенное (на 30%) снижение расхода водородного «горючего».

Правда, не обошлось и без ложки дегтя – по мнению экспертов немецкой компании Smart Fuel Cells , при уменьшении диаметра каналов существенно возрастает риск, что в процессе эксплуатации они будут залиты водой, сконденсировавшейся из остатков водяного пара.

Английские же ученые из Лондонского Имперского Колледжа, изучив предложения своих американских коллег, высказались в пользу продолжения исследований в направлении, которое позволило бы создавать из отдельных топливных элементов, как из отдельных ячеек, большие, еще более мощные батареи.

В случае успеха, практически безотходными источниками питания можно будет в массовом порядке обеспечить не только мобилки и переносные компьютеры, но и автомобили, и даже подводные лодки. Между прочим, топливные элементы впервые нашли свое практическое применение именно под водой…