А батарейка на метаноле лучше! На 50 %!

 

Ученые из Массачусетса разработали новый материал, позволяющий увеличить мощность топливных ячеек на 50%. Подобные элементы питания используются в космической отрасли с 1960-х годов, но благодаря миниатюризации и повышению эффективности таких ячеек, вскоре они будут доступны обычным пользователям. Уже как минимум три компании, включая одну российскую, готовы производить коммерческие топливные ячейки для питания портативной электроники, начиная с 2009 г.
 
Ученые Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology — MIT) создали новый материал, позволяющий увеличить эффективность топливных ячеек на 50%.
 
Наравне с обычным аккумулятором, простейшая топливная ячейка состоит из трех элементов: анода (положительного электрода) и катода (отрицательного электрода), отделенных друг от друга электролитом, а в случае топливной ячейки — полимерной электролитной мембраной. Принципиальное отличие между аккумулятором и топливной ячейкой заключается в том, что последнюю достаточно легко зарядить — для этого в нее нужно загрузить всего лишь новую порцию «топлива».
 
Для проведения исследований инженерами MIT была выбрана ячейка с прямой подачей метанола (DMFC). Она интересна тем, что при ее работе выделяются безвредные вещества — вода и углекислый газ, причем последний — в небольшой пропорции. Жидкий метанол легко транспортировать, в отличие от газообразного водорода, который нужно сжимать. Метанол не воспламеняется, не взрывается и обладает высокой энергетической плотностью.
 
По мнению ученых, именно элементы питания на основе метанола в будущем будут снабжать электрической энергией портативные электронные устройства, такие, как сотовые телефоны, плееры, ноутбуки и т.д. Тем не менее, конструкция современных ячеек DMFC далека от совершенства. Например, используемая в них электролитная мембрана «Нафион» (Nafion), созданная компанией DuPont в 1960-х гг., частично пропускает поданный в ячейку метанол. Функция мембраны заключается в пропускании только лишь положительно заряженных ионов водорода, препятствуя протеканию метанола. Протекший через мембрану метанол не идет на производство электрического тока, вследствие чего эффективность элемента питания падает.
 
Разработанный в Массачусетсе новый материал мембраны обладает на два порядка меньшей проницаемостью, то есть препятствует нежелательному протеканию метанола в большей степени, чем мембрана, используемая ныне. При этом проводимость катионов водорода сохраняется высокой. В лабораторных тестах после установки новой мембраны было отмечено увеличение мощности топливной ячейки на 50%.
 
Для изготовления мембраны была использована сравнительно новая технология послойного наложения, позволяющая регулировать ее структуру с точностью до нескольких нанометров. Несмотря на более сложный процесс, ученые уверяют, что изготовить такую мембрану дешевле. По словам главы разработок Паолы Хаммонд (Paula Hammond), целью ее группы является создание нового материала мембраны, которая будет не только эффективнее, но и дешевле. Кроме того, разработанный материал можно использовать не только в топливных ячейках, но и в современных аккумуляторных батареях, отметила Хаммонд. В настоящий момент ее группа выясняет, сможет ли новая мембрана полностью заменить «Нафион».
 
Не так давно компания Sharp сообщила, что ей удалось повысить эффективность топливной ячейки в 7 раз — до рекордного значения. Ожидается, что топливные ячейки заменят современные аккумуляторные батареи мобильных устройств.
 
Как минимум три компании планируют приступить к производству портативных топливных ячеек для цифровой техники в 2009 г. Это Toshiba, американская MTI Micro и российская ассоциация «Аспект».

Печать   Электронная почта