211service.com
Praktiški kuro elementai elektronikai
Nauja schema, skirta sukurti kompaktišką įrenginį, kuris efektyviai paverčia metanolį vandeniliu, galėtų padėti kuro elementus įtraukti į nešiojamuosius kompiuterius ir kitą nešiojamą elektroniką. Toks įrenginys galėtų leisti nešiojamam kompiuteriui veikti 50 valandų ir būti akimirksniu įkrautas, pakeitus nedidelę kuro pakuotę.
Karštas dizainas: Naujame kuro procesoriaus (viršuje), kuris galėtų būti naudojamas kuro elementuose, planas reikalauja, kad reaktorių serija būtų išdėstyta koncentriniuose vamzdeliuose. Centre yra degimo kamera, kurią supa kameros, skirtos metanoliui ir vandeniui šildyti, vandeniliui pašalinti iš metanolio ir anglies monoksidui pašalinti. Apatiniame paveikslėlyje parodyta viena galimybė integruoti kuro procesorių su vandenilio kuro elementu.
Kuro elementai, varomi metanoliu ar kitu skystu kuru, jau seniai buvo laikomi sprendimu vis didėjančiam nešiojamos elektronikos energijos poreikiui. Tačiau kuro elementai, tiesiogiai paverčiantys metanolį į elektros energiją, yra didelių gabaritų. Kuro elementai, veikiantys vandenilio dujomis, yra daug kompaktiškesni, tačiau vandenilis, skirtingai nei skystasis kuras, užima per daug vietos.
Idealus kompromisas būtų sistema, kuri naudoja vandenilio kuro elementą, bet saugo vandenilį skystu metanolio pavidalu, kol jo prireiks. Vandenilis būtų išlaisvintas kuro procesoriaus etapais, įskaitant kuro kaitinimą, kad jis išgaruotų, vandens šildymas garų reformavimui ir tolimesnės anglies monoksido pašalinimo reakcijos. Tačiau iššūkis buvo padaryti juos mažus ir efektyvius.
Praėjusią savaitę Bostone vykusiame Amerikos chemijos draugijos (ACS) susitikime Ronaldas geresnis chemijos inžinerijos profesorius Stevens Institute of Technology, Hoboken, NJ, aprašė naują sistemą, kuri galėtų išspręsti problemą.
Skirtingai nuo ankstesnių projektų, kuriuose skirtingi apdorojimo etapai yra integruoti į nuoseklius plokščius sluoksnius, Besser siūlo cilindrinę konstrukciją, kurioje sluoksniai sudaro koncentrinius vamzdelius. Esant tokiai konstrukcijai, šiluma sklinda visomis kryptimis iš degiklio centre, palengvindama būtinas reakcijas. Kad kiekvieno sluoksnio temperatūra būtų optimali, jis naudojo aerogelius – palyginti naują izoliacijos tipą. Siekdamas sumažinti išlaidas, jis siūlo keliems sluoksniams naudoti pažangų plastiką.
Degalų procesorius, generuojantis 20 vatų galios, reikalingos nešiojamam kompiuteriui ar dideliam radijo imtuvui, būtų 4,8 centimetro skersmens ir 10 centimetrų ilgio. Besseris apskaičiavo, kad pridėjus kuro elementą ir degalų saugyklą, ilgis gali būti dar 20 centimetrų, tačiau procesorius vis tiek būtų pakankamai mažas, kad tilptų į nešiojamąjį kompiuterį. Įvertinus visą paketą, sistema talpintų apie 1000 vatvalandių vienam kilogramui; pačios geriausios baterijos siekia tik 300 vatų vienam kilogramui, o nešiojamųjų kompiuterių baterijos gali būti maždaug pusė šios. Besseris teigia, kad tokia sistema potencialiai galėtų suteikti 5–10 kartų daugiau energijos nei baterija.
Jamie Holladay , ACS konferencijos sesijos pirmininkas, yra optimistiškai nusiteikęs, kad sistema gali veikti. Tačiau jis sako, kad jo paties tyrimai rodo, kad plastikinio sluoksnio įdėjimas gali būti neįmanomas, nes laikui bėgant jis gali pablogėti. Vietoj to gali būti įmanoma naudoti metalinį arba keramikinį išorinį sluoksnį.
Nemažai tyrimų grupių įmonėse ir akademinėse bei vyriausybinėse laboratorijose sukūrė kuro elementų komponentus, kurie netrukus gali būti paruošti naudoti gaminiuose, nors Holladay nesitiki, kad jie pasirodys rinkoje dar bent dvejus metus. (Žr. Geresni kuro elementai nešiojamiesiems kompiuteriams .) Vis dar reikia išspręsti vandenilio kuro elementų problemas. Pavyzdžiui, tokie kuro elementai gamina vandenį, kai gamina elektrą, ir rasti būdą, kaip atsikratyti to vandens nepažeidžiant aplinkinės elektronikos nešiojamajame kompiuteryje, yra iššūkis, sako jis. Be to, kuro elementai vis dar brangūs. Jei kuro elementų sistema kainuoja tris ar keturis kartus daugiau nei baterija, Holladay klausia, kodėl gi neįsigijus papildomų baterijų ilgoms kelionėms?
Daugelis ekspertų mano, kad kuro elementai plataus vartojimo elektronikoje niekada neatsiras. Jie abejoja, ar, pavyzdžiui, reguliatoriai leis keleiviams į lėktuvą įsinešti degių skysčių, net ir nedidelius kiekius ir kruopščiai supakuotus sistemos viduje.
Vis dėlto technologijos šalininkai atkreipia dėmesį į daugybę praktinių pritaikymų. Greitosios pagalbos darbuotojams, turintiems galingus 20 vatų radijo imtuvus, reikia energijos šaltinių, kurie galėtų dirbti kelias dienas ar savaites be tiesioginės prieigos prie tinklo elektros. (Žr. Kuro elementų spausdinimas.) Kariuomenė taip pat gali būti pagrindinis klientas, naudodamas technologiją pakeisti baterijas.