Нанотехнологии могут существенно ускорить приход топливных элементов

1174

Растущая потребность в компактных и емких источниках энергии для портативных устройств побуждает исследователей интенсифицировать поиск новых решений: среди перспективных кандидатов на роль "батарейки будущего" заметное место занимают топливные элементы.

По энергоемкости они уже сейчас на порядок превышают лучшие образцы традиционных батарей. Если ионно-литиевая батарея обеспечивает 300 Вт*ч в пересчете на литр объема, топливный элемент с использованием метанола теоретически может "выдать" 4800 Вт*ч в пересчете на литр объема! Говоря простым языком, это означает, что ноутбуки с новыми батареями могли бы сутками работать без подзарядки, а время автономной работы сотового телефона превысило бы месяц. Вот почему ведущие компании отрасли, такие, как Toshiba, IBM и NEC ведут исследования в области топливных элементов.

В общих чертах принцип работы топливного элемента заключается в том, что из химического источника извлекаются атомы водорода, которые при взаимодействии с катализатором (например, платиной) отдают электроны (генерируется ток, необходимый для питания электроники). Ионы водорода, получившиеся в результате процесса, отделяются от топлива при помощи электролита и образуют молекулы воды, вступая в реакцию с атмосферным кислородом. Очевидно, что чем больше топлива удается привести в контакт с катализатором, тем больше ток, генерируемый элементом. Итак, поверхность катализатора - ключ к эффективности батареи.

До настоящего момента для увеличения площади поверхности были опробованы методы, позаимствованные из полупроводникового производства, такие, как травление или испарение слоев материала. К сожалению, такой подход оказался не только дорогостоящим, но и ограниченным по результативности.

Исследователи из университета штата Висконсин решили применить новый подход. В результате, им удалось не только повысить КПД элементов, но и полностью отойти от потребности в сложных и дорогих технологиях.

В роли материала для топливных каналов был использован фильтр из пористой окиси алюминия стоимостью менее 100 долларов. Фильтр изрешечен замечательными цилиндрическими отверстиями диаметром всего лишь 200 нм, и используется в лабораториях, как шаблон для выращивания нанопроводников. Ученые создали в фильтре нанопроводники из сплава платины и меди, а затем растворили медь, пропитав фильтр азотной кислотой. Теперь, вместо сплошных нанопроводников, каждое отверстие фильтра оказалось заполнено пористым платиновым электродом. Частично растворившиеся проводники имеют очень сложную структуру и огромную площадь поверхности.

Для построения топливного элемента осталось заполнить поры раствором NaBH4. Листок электролитической фильтрующей бумаги был помещен между массивами нанотрубок, чтобы обеспечить отток ионов водорода. Для подвода электродов подходит любой участок внешней поверхности "бутерброда", что упрощает подключение полученного источника питания. Элементы можно соединять параллельно и последовательно, наращивая ток и напряжение батареи, соответственно.

Находясь еще на стадии прототипа, новый элемент по эффективности превзошел топливные элементы, изготовленные с помощью литографических технологий, на порядок величины! При этом он оказался дешевле их в изготовлении. Несмотря на впечатляющий результат, разработчики считают, что остается место для усовершенствования, поскольку, по их собственной оценке, в батарее активно всего лишь около трети сформированных из сплава электродов.

Источник: PhysOrg.com

13 марта 2006

12:56

Ctrl
ПредыдущаяСледующая

Все новости за сегодня

Поисковик Google теперь будет предоставлять короткие превью для видеороликов: Поисковая система Google сможет показывать превью-видео2

Смартфон HomTom S8 также копирует дизайн Samsung Galaxy S8: Цена устройства составит 190 долларов6

Процессоры Intel Core восьмого поколения не будут дороже актуальных CPU: Intel не поднимет цены на CPU при выходе Coffee Lake16

AMD пока не может гарантировать наличия в магазинах видеокарт Radeon RX Vega 64 по рекомендованным ценам: AMD призналась в дефиците карт Vega 13

Смартфон Xiaomi Redmi Note 5A первым в серии получит два выделенных слота для SIM-карт и слот для карты памяти: Одна из версий Xiaomi Redmi Note 5A получит фронтальную камеру разрешением 16 Мп со светодиодной вспышкой4

Hyundai сконцентрируется на электромобилях вместо машин на топливных элементах : Hyundai увеличит объёмы выпуска электромобилей2

Samsung Pay отмечает два года, сумма платежей составила $8,77 млрд: Samsung Pay в данный момент работает в 18 странах мира8

Samsung готовится к глобальному запуску Bixby: Персональный помощник по-прежнему недоступен во многих странах мира1

Умные кроссовки Xiaomi Free Tie Leather оценены в $30: Кроссовки оснащены светодиодной подсветкой, процессором, а также модулем Bluetooth 4.010

Семейство 3D-карт Colorful iGame Vulcan X пополнили модели GTX 1080 Ti, GTX 1080, GTX 1070 и GTX 1060: Общей чертой этих 3D-карт является система охлаждения, в кожух которой встроен жидкокристаллический индикатор3

Конструкция компьютерного корпуса Thermaltake View 71 Tempered Glass Edition включает четыре панели из закаленного стекла: Цену новинки производитель не называет3

ВИКТОРИНА ASUSTOR

Процессор с какой архитектурой установлен в ASUSTOR AS6302T, благодаря которому производительно выросла на 30% по сравнению с прошлым поколением?
1318

iXBT TV

  • Обзор легкой, компактной и дешевой мясорубки Kitfort KT-2101 Carnivora

  • Обзор беззеркальной фотокамеры Fujifilm X-T20

  • Обзор кинотеатрального DLP-проектора BenQ W11000 с эмуляцией разрешения 4К

  • AMD Ryzen Threadripper 1920Х и 1950X — тестирование 12-ядерного и 16-ядерного процессоров

  • Обзор мини-ПК ECS Liva Z на базе процессора Apollo Lake

  • Самый лучший процессор, неудачи Microsoft, гибкие наушники Samsung

  • Обзор цветного МФУ Xerox VersaLink C405 для малых и средних офисов

  • Обзор умного чайника Redmond SkyKettle RK-G200S с подсветкой и нагревом воды до нужной температуры

  • Конфигурируем мини-ПК: изучаем влияние памяти и накопителя на быстродействие системы

  • 3D-карты AMD Radeon RX Vega, цены, спецификации, смартфон Meizu Pro 7

  • Обзор лазерного цветного МФУ Canon imageRunner Advance C3520i, младшего в новой линейке

  • Обзор робота-пылесоса iBoto Aqua V710 с функцией влажной уборки

1212

Календарь

март
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс

Рекомендуем почитать