Казалось бы, в мире гигагерцев и наносхем слово «батарейка» смотрятся архаизмом. В реальности же, батарейки не только лишь выжили, да и обеспечили энергией современный мир. Большая часть из нынешних электрических устройстви игрушек — цифровые камеры, mp3 плееры, PDA, ноутбуки, — не могут обойтись без частей питания.

Заметим, что современные батарейки очень отличаются от собственных прародителей. Требования современных устройств диктуют направления развития промышленности частей питания. Производители прикладывают большие усилия, чтоб минимизировать их размеры для обеспечения предстоящей миниатюризации современной техники.

Последние инновации в производстве батареек ориентированы на ублажение нужд цифровых устройств. Дело в том, что современные цифровые камеры, цветные PDA, mp3 плееры работают чуть по другому, чем электронные фонарики либо древние радиоприёмники. Для работы вспышек и экранов, для проигрывания глубочайших басов, современные устройства употребляют очень сильный ток. Сделанные по старенькым технологиям батарейки не выдерживают никакой критики при работе с большенными уровнями токов. Хотя новые гальванические элементы и работают по издавна известным принципам (разработанным еще 100 годов назад), благодаря новым технологиям и материалам они обеспечивают все потребности современных устройств.

Производители батареек знают, что удвоить ёмкость частей не так просто. Чудес не бывает. Механизмы работы хим реакций, на которых базирована работа батареек, всем издавна известны. В истинное же время производители улучшают технологии. Последнее существенное достижение химии — литий-полимерные батареи — хотя и известны уже около 10 лет, пока всё ещё остаются не у дел, потому что ни разработчики компов, ни производители батарей, не знают, как наилучшим образом использовать весь потенциал этих частей — к примеру, их способность принимать различные геометрические формы, нетрадиционные для обыденных аккумов.

Если на горизонте и появится что-то принципно новое, то это будет энергетическая система, только снаружи схожая на обыденную батарейку. По сути это не совершенно батарейка — это топливный элемент. Десятилетиями инженеры и ученые подходили к этой идее. Эта диковина производит энергию хим способами более отлично, ежели другие. Такая батарейка ещё пока экзотика, и она очень дорога (и велика, к тому же) для ежедневного использования. Все же, как уповают некие производители, через несколько лет компы и мобильники будут повсевременно работать несколько дней без подзарядки. Топливные элементы: водянистый метанол в качестве источника энергии

Топливные элементы совершенно подходят для индивидуальных компов. По прогнозам инженеров, ноутбук сумеет работать на их 20 часов без подзарядки. Для того чтоб зарядить батарейку, вам просто придётся заполнить элемент водянистым метанолом — эта легкая и неопасная операция обеспечит работу компьютера на том же самом элементе в течение последующих 20 часов.

Самое необычное в этих прогнозах то, что инженеры считают такое вероятным уже к концу 2001 года. С внедрением этой же технологии мобильники придётся перезаряжать только раз в неделю. В конце концов, завершится это тем, что на таковой энергии будут ездить авто, а кто-то, может быть, даже выстроит свою электрическую станцию для обеспечения всех домашних нужд. И такое решение будет эффективнее обычного и экологически чище.

Хотя топливные элементы и открывают новые перспективы, мысль эта совершенно не нова. Британец сэр Вильям Гроув (William Grove) первым разработал принципы функционирования топливных частей в 1839. Начиная с 1960х NASA стала использовать щелочные топливные элементы в космосе. Уже на данный момент серийно выпускаются электростанции на топливных элементах с мощностью до 200 кВт.

В реальности же, ещё в 1900 году инженеры предрекли величавое будущее топливным элементам — они затмят другие технологии и станут основным источником энергии в индустрии и транспорте. Прошло всего 100 лет. Как и многие другие величавые идеи, эта была отложена — технологии тех пор не могли обеспечить запросы науки. А именно, для того, чтоб создать топливные батарейки для ноутбуков, пришлось ожидать сотворения новых пластмасс и технологий их фабричного производства. Нынешняя накладность энергии и высочайшие требования к уровню загрязнения привели к тому, что начались исследования и коммерческое развитие новых топливных технологий. Топливные элементы длительно созревали, и сейчас они практически готовы выйти в обширное создание. Коммерческие изделия выйдут на рынок уже в этом либо будущем году.

Топливная батарейка никогда не изнашивается. Как и у обыкновенной батарейки, у топливной есть и анод, и катод. Но в отличие от обыкновенной, во время хим реакций масса электродов топливной батареи никогда не изменяется: заместо этого, горючее служит в качестве источника свободных электронов и электронных полей, а электроды делают функции катализатора.

Как и обыденные батареи, топливные элементы основываются на обычный реакции окисления/восстановления (oxidation/reduction reaction), но реакция происходит в горючем, а не на электродах. Топливный элемент производит электроэнергию, пока в него поступает горючее (и пока элемент может избавляться от окисленного старенького горючего). Анод в топливном элементе, обычно, опущен в горючее, а катод собирает и обеспечивает доступ к окислителю (нередко в роли окислителя выступает атмосферный кислород). Прохождение реакции не оказывает влияние на электроды, потому что меж ними находится ионопроводящая мембрана.

У топливных частей существует несколько преимуществ. Главное, эти элементы намного более эффективны по сопоставлению с хоть какими другими методами генерации электронной энергии, в особенности с движками внутреннего сгорания. Эффективность уже имеющихся частей составляет 50%, что вдвое выше ДВС (берущих начало с цикла Карно). Электроэнергия в элементах вырабатывается конкретно из хим реакций, в данном случае не требуется промежных механических звеньев, применяемых в большинстве электрических станций (атомных, угольных, газовых) и также снижающих эффективность.

Не считая того, необходимо подчеркнуть экологическую чистоту и удобство топливных частей. Передвигающихся частей в таких батареях или вообщем нет, или очень не достаточно. К примеру, электростанции, работающие на топливных батареях, хотя и могут использовать топливные насосы, но топливные батареи не требуют коленчатых валов, поршней либо клапанов. Портативные батареи вообщем не имеют передвигающихся частей. Они не выделяют ядовитых веществ и работают фактически бесшумно.

Все же, топливные элементы создают два типа выделений: термические и хим. Реакция окисления, происходящая снутри топливного элемента, похожа на реакцию горения. Таким макаром, эта реакция, как и реакция горения, экзотермическая, другими словами выделяет тепло. Во время работы топливные батарейки греются. Элементы в батарее могут греться до 50-100 градусов. Огромные элементы, работающие на электрических станциях, раскаляются до 1000 градусов. В таких случаях этому теплу находят применение — оно идёт или на подогрев помещений, или на обогрев воды.

Вприбавок ко всему, топливные элементы выделяют хим вещества — отработанное (окисленное) горючее. В отличие от отходов при других методах получения электроэнергии, эти хим отходы безобидны. В главном, экологически незапятнанные элементы в качестве горючего употребляют незапятнанный водород, который в паре с кислородом (в качестве естественного окислителя) выделяет в качестве отходов обычную воду.

Элементы, использующие углеводородное горючее, такое как метанол, выделяют воду и углекислый газ, который потом попадёт в атмосферу. В отличие от ДВС, большая часть топливных частей работает при более низких температурах, а хим реакции кропотливо контролируются. Потому они не засоряют воздух как ДВС: они просто не разогреваются до температуры, на которой вырабатывается закись азота.

Потому что технологии по созданию топливных частей появились сравнимо не так давно, стоимость у топливных частей выше, чем у других источников электроэнергии. Потому в массовую эксплуатацию они вводятся в главном из-за собственных преимуществ — они экологически незапятнанные и бесшумные. Высочайшая стоимость обуславливается зародышевым состоянием технологии производства этих частей. Но благодаря насыщенному развитию технологий, в недалеком будущем стоимость на топливные элементы будет сравнима с ценой на классические источники питания. В предстоящем, может быть, они станут более экономным методом получения электроэнергии.

Самой обещающей технологией для питания портативных устройств, таких как ноутбуки и мобильники, пожалуй, является разработка топливных батарей на метаноле (Direct Methanol Fuel Cell). Конкретно основываясь на этой технологии, Роберт Хокадэй (Robert Hockaday), физик Лос-Аламосской государственной лаборатории, разработал топливную микро-батарею, претендующую на коммерческий фуррор.

В согласовании с этой технологией элементы выполняются последующим образом: создаётся узкая слоистая плёнка, которая потом сворачивается в большой рулон и приобретает форму стандартных батареек. Основной недочет метаноловых частей заключается в токсичности горючего. Другие похожие технологии употребляют этанол (винный спирт), но их эффективность существенно ниже.

В скором будущем, топливные элементы станут очень популярны. По последней мере, уже две компании — Siemens (в сотрудничестве с Фраунгоферовским институтом по установкам на солнечной энергии, Фрайбург, Германия) и Самсунг показали экспериментальные топливные батареи для портативных компов. Компании проявили потенциал технологий топливных частей, но необходимо отметить, что эталоны были ручной сборки, и о массовом производстве речь не шла.

Ещё в 1990 году компания Хокадэя, Energy Related Devices Inc показала экспериментальный мобильник на топливных элементах. Это было 1-ое устройство, проработавшее безпрерывно 24 часа. При определённых доработках, это решение могло бы быть запущено в общее создание. Некие компании, такие как PowerZyme LLC, на публике предлагали сделать создание таких частей к концу года. Но по сей день ни один завод не объявил о начале массового производства топливных частей питания для ноутбуков либо сотовых телефонов.

Батареи имеют уже достаточно огромную историю, и у их ещё почти все впереди. Поначалу мы дадим короткую историческую справку о батареях и разработках, потом мы окунемся в современные батарейные технологии. Как мы возлагаем надежды, эта статья поможет вам лучше осознавать способности батарей, их внедрение и сервис в портативных компьютерах, средствах связи и графических устройствах. Не считая того, мы поведаем о более экзотичных разработках, которые могут ожидать нас в дальнейшем.

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.