Изготовлен самый маленький топливный элемент на Земле
Американские ученые создали самый крохотный источник энергии на планете, не требующий производства сложных миниатюрных деталей.
Химики Саид Мохаддам и Марк Шэннон из Университета Иллинойса создали крохотный водородный топливный элемент, генерирующий ток, не потребляя его для своих собственных нужд, сообщает газета "Известия". Размеры устройства составляют всего лишь 3 x 3 x 1 миллиметр. Внутри устройства всего четыре компонента: мембрана, разделяющая ёмкости с водой и гидридом металла, и электроды, расположенные под ячейкой с гидридом. Через микроскопические отверстия в мембране молекулы воды попадают в смежную ячейку в виде пара. Пар реагирует с соединением металла, образуя водород, который, наполняя камеру, перекрывает поток воды. По мере прохождения реакции на электродах количество водорода уменьшается (а вместе с ним и давление этого вещества), мембрана возвращается в начальное положение и молекулы воды снова начинают попадать в ячейку с гидридом. Таким образом, осуществляется автоматическое регулирование реакции воды с гидридом металла (и беспрерывное её продолжение). Благодаря особенным размерам созданного устройства приток молекул воды определяют не гравитационные силы (как в классических топливных элементах), а поверхностное натяжение. Это означает, что устройство может работать в движении и даже при вращении.
Первые модели миниатюрного топливного элемента были способны генерировать напряжение 0,7 вольта (ток 0,1 миллиампера в течение 30 часов). Новые образцы устройств дают ток до одного миллиампера при том же напряжении. Конечно, и этого недостаточно для питания портативных устройств. К примеру, мобильные телефоны "съедают" до нескольких вольт. Однако микроробот на таком топливном элементе был бы вполне жизнеспособен. Ныне созданное устройство (объёмом 9 кубических миллиметров) действительно мало, но Стивен Арскотт, эксперт в области малых топливных элементов из Университета Лилля, считает, что ему не хватит мощности для питания. В качестве хорошего примера он, конечно же, приводит своё. Устройство Арскотта почти в три раза больше, работает на метаноле (более типичный для топливных элементов источник водорода) и при этом выдаёт удельную мощность в десять раз большую, нежели элемент Мохаддама. Впрочем, Шеннон отмечает, что устройства сравнивать некорректно. В рабочей модели Арскотта топливо поступает извне, в то время как у нового устройства всё необходимое находится на борту. Таким образом, в перерасчёте на общий объём получается, что удельная мощность миниатюрного топливного элемента составляет относительно большое значение (около ста ватт на литр).
В любом случае в будущем подобные усовершенствованные элементы способны потеснить батареи в мобильных устройствах. И дело не только в том, что топливные элементы способны поставлять на порядок больше энергии. Важно, что новый источник тока прекрасно работает в любом положении, замечает журнал "Мембрана".
