Naukowcy z laboratoriów Motorola Labs i Los Alamos National Laboratory opracowali nowe, o małych rozmiarach ogniwo paliwowe,
Naukowcy z laboratoriów Motorola Labs i Los Alamos National Laboratory opracowali nowe, o małych rozmiarach ogniwo paliwowe, które w przyszłości może zastąpić tradycyjne baterie zasilające wykorzystywane dziś na przykład w telefonach komórkowych, laptopach, przenośnych kamerach telewizyjnych.
Pojemność nowych ogniw paliwowych jest 10 razy większa od pojemności konwencjonalnych baterii, przeznaczonych do wielokrotnego ładowania. Nowe ogniwa paliwowe, (pojedyncze ogniwo o powierzchni około 1 cala kwadratowego i grubości mniejszej niż jedna dziesiąta cala) są zasilane metanolem (alkoholem drzewnym). Można je łatwo instalować w obecnych i przyszłych urządzeniach elektronicznych. Takie baterie zastosowane na przykład w telefonie komórkowym, mogą go niezawodnie zasilać przez ponad miesiąc, eliminując jednocześnie potrzebę stosowania ładowarek.
„Wytwórcy stale wyposażają przenośne urządzenia elektroniczne w nowe funkcje wymagające więcej energii i dłuższego czasu działania.” powiedział Bill Ooms, dyrektor Material, Device and Energy Research firmy Motorola. „Nowe ogniwa paliwowe mają zdumiewającą zdolność wytwarzania energii przez dłuższy czas, ważąc jednocześnie znacznie mniej niż konwencjonalne baterie.”
Nowe ogniwa paliwowe wyposażone są w zbiorniczek alkoholu metylowego, który łącząc się z tlenem atmosferycznym wytwarza energię elektryczną. Ponieważ jednak ogniwa wytwarzają niskie napięcie wyjściowe, to ich typowe rozwiązania wymagałyby szeregowego łączenia kilku ogniw, w celu zwiększenia napięcia wyjściowego. Motorola Labs opracowały unikalne układy elektroniczne, sprawnie przetwarzające niskie napięcie ogniwa na wyższe napięcie, wymagane do zastąpienia baterii konwencjonalnych i bezpośredniego zasilania przenośnych urządzeń elektronicznych.
To „oddychające powietrzem” zminiaturyzowane źródło energii eliminuje potrzebę stosowania pomp powietrza, wymienników ciepła i innych skomplikowanych urządzeń, wymaganych w poprzednich rozwiązaniach ogniw paliwowych. Urządzenia te nie pozwalały na zastosowanie ogniw we współczesnych przenośnych urządzeniach elektronicznych.
Przewiduje się, że metanol potrzebny do zasilania nowych ogniw paliwowych będzie pakowany w małe, tanie pojemniki dostępne tam, gdzie użytkownicy kupują obecnie tradycyjne baterie. Nowa technologia jest tak samo przyjazna użytkownikowi jak baterie; zachodzi w nich spokojna i czysta przemiana energii chemicznej w energię elektryczną.
Motorola Labs, razem z członkami Motorola’s Energy Systems Group powołała w Los Alamos zespół badawczy, mający stworzyć centrum doskonalenia dla wprowadzenia tej nowej technologii na rynek. Uniwersytet Kalifornijski prowadzi Los Alamos National Laboratory dla potrzeb departamentu energii USA.
Jak to działa Ogniwo paliwowe przetwarza energię chemiczną bezpośrednio na energię elektryczną. Podstawowa idea ogniwa paliwowego powstała jeszcze w 1839, lecz zastosowania praktyczne powstały w NASA, na użytek pierwszych lotów kosmicznych.
W ogniwach można używać różnego rodzaju paliw. Najbardziej atrakcyjnym z nich jest wodór. Jednak wodór, jako wybuchowy i palny gaz zazwyczaj stosowany pod ciśnieniem, powoduje praktyczne trudności w jego transporcie, magazynowaniu itp. Dlatego ostatnio zwrócono uwagę na metanol jako paliwo alternatywne. Nie jest wybuchowy i ma większą gęstość energii niż wodór.
Nowe ogniwo paliwowe przetwarza bezpośrednio energię zawartą w metanolu na energię elektryczną w temperaturze pokojowej. Dla wywołania reakcji wodnego roztworu metanolu z tlenem atmosferycznym stosuje się katalizator (typowo mieszaninę platyny i rutenu). W wyniku reakcji powstaje dwutlenek węgla oraz cząstki naładowane dodatnio i ujemnie wywołujące prąd elektryczny. Cząstki dodatnie są przewodzone przez organiczną membranę do następnego katalizatora platynowego, gdzie łączą się z tlenem atmosferycznym wytwarzając czystą wodę. Pewna jej część jest ponownie używana do wymieszania z metanolem. Nadmiar wody jest usuwany do atmosfery w postaci pary.
Kluczowym wyzwaniem nowej technologii jest osiągnięcie kosztu ogniw, który będzie niższy niż koszt baterii wielokrotnego ładowania. Cały zespół ogniwa paliwowego powinien zostać tak zminiaturyzowany, by mieścił się w dzisiejszych przenośnych urządzeniach elektronicznych. Oczywiście, w mocy pozostają wymagania bardzo wysokiej sprawności przetwarzania energii chemicznej w energię elektryczną i bardzo długi czas eksploatacji.
Więcej szczegółowych informacji na temat ogniw paliwowych znajduje się w broszurze wydanej przez Los Alamos National Lab i zatytułowanej: “Fuel Cells – Green Power”. Jest ona dostępna w Internecie pod adresem: http://www.education.lanl.gov/resources/fuelcells/
Pojemność nowych ogniw paliwowych jest 10 razy większa od pojemności konwencjonalnych baterii, przeznaczonych do wielokrotnego ładowania. Nowe ogniwa paliwowe, (pojedyncze ogniwo o powierzchni około 1 cala kwadratowego i grubości mniejszej niż jedna dziesiąta cala) są zasilane metanolem (alkoholem drzewnym). Można je łatwo instalować w obecnych i przyszłych urządzeniach elektronicznych. Takie baterie zastosowane na przykład w telefonie komórkowym, mogą go niezawodnie zasilać przez ponad miesiąc, eliminując jednocześnie potrzebę stosowania ładowarek.
„Wytwórcy stale wyposażają przenośne urządzenia elektroniczne w nowe funkcje wymagające więcej energii i dłuższego czasu działania.” powiedział Bill Ooms, dyrektor Material, Device and Energy Research firmy Motorola. „Nowe ogniwa paliwowe mają zdumiewającą zdolność wytwarzania energii przez dłuższy czas, ważąc jednocześnie znacznie mniej niż konwencjonalne baterie.”
Nowe ogniwa paliwowe wyposażone są w zbiorniczek alkoholu metylowego, który łącząc się z tlenem atmosferycznym wytwarza energię elektryczną. Ponieważ jednak ogniwa wytwarzają niskie napięcie wyjściowe, to ich typowe rozwiązania wymagałyby szeregowego łączenia kilku ogniw, w celu zwiększenia napięcia wyjściowego. Motorola Labs opracowały unikalne układy elektroniczne, sprawnie przetwarzające niskie napięcie ogniwa na wyższe napięcie, wymagane do zastąpienia baterii konwencjonalnych i bezpośredniego zasilania przenośnych urządzeń elektronicznych.
To „oddychające powietrzem” zminiaturyzowane źródło energii eliminuje potrzebę stosowania pomp powietrza, wymienników ciepła i innych skomplikowanych urządzeń, wymaganych w poprzednich rozwiązaniach ogniw paliwowych. Urządzenia te nie pozwalały na zastosowanie ogniw we współczesnych przenośnych urządzeniach elektronicznych.
Przewiduje się, że metanol potrzebny do zasilania nowych ogniw paliwowych będzie pakowany w małe, tanie pojemniki dostępne tam, gdzie użytkownicy kupują obecnie tradycyjne baterie. Nowa technologia jest tak samo przyjazna użytkownikowi jak baterie; zachodzi w nich spokojna i czysta przemiana energii chemicznej w energię elektryczną.
Motorola Labs, razem z członkami Motorola’s Energy Systems Group powołała w Los Alamos zespół badawczy, mający stworzyć centrum doskonalenia dla wprowadzenia tej nowej technologii na rynek. Uniwersytet Kalifornijski prowadzi Los Alamos National Laboratory dla potrzeb departamentu energii USA.
Jak to działa Ogniwo paliwowe przetwarza energię chemiczną bezpośrednio na energię elektryczną. Podstawowa idea ogniwa paliwowego powstała jeszcze w 1839, lecz zastosowania praktyczne powstały w NASA, na użytek pierwszych lotów kosmicznych.
W ogniwach można używać różnego rodzaju paliw. Najbardziej atrakcyjnym z nich jest wodór. Jednak wodór, jako wybuchowy i palny gaz zazwyczaj stosowany pod ciśnieniem, powoduje praktyczne trudności w jego transporcie, magazynowaniu itp. Dlatego ostatnio zwrócono uwagę na metanol jako paliwo alternatywne. Nie jest wybuchowy i ma większą gęstość energii niż wodór.
Nowe ogniwo paliwowe przetwarza bezpośrednio energię zawartą w metanolu na energię elektryczną w temperaturze pokojowej. Dla wywołania reakcji wodnego roztworu metanolu z tlenem atmosferycznym stosuje się katalizator (typowo mieszaninę platyny i rutenu). W wyniku reakcji powstaje dwutlenek węgla oraz cząstki naładowane dodatnio i ujemnie wywołujące prąd elektryczny. Cząstki dodatnie są przewodzone przez organiczną membranę do następnego katalizatora platynowego, gdzie łączą się z tlenem atmosferycznym wytwarzając czystą wodę. Pewna jej część jest ponownie używana do wymieszania z metanolem. Nadmiar wody jest usuwany do atmosfery w postaci pary.
Kluczowym wyzwaniem nowej technologii jest osiągnięcie kosztu ogniw, który będzie niższy niż koszt baterii wielokrotnego ładowania. Cały zespół ogniwa paliwowego powinien zostać tak zminiaturyzowany, by mieścił się w dzisiejszych przenośnych urządzeniach elektronicznych. Oczywiście, w mocy pozostają wymagania bardzo wysokiej sprawności przetwarzania energii chemicznej w energię elektryczną i bardzo długi czas eksploatacji.
Więcej szczegółowych informacji na temat ogniw paliwowych znajduje się w broszurze wydanej przez Los Alamos National Lab i zatytułowanej: “Fuel Cells – Green Power”. Jest ona dostępna w Internecie pod adresem: http://www.education.lanl.gov/resources/fuelcells/