Очень прикладная экономика
В общем-то, задумываться о применении топливных элементов в реальной жизни инженеры начали относительно недавно: слишком уж много здесь подводных камней, включая высокую себестоимость и сложность разработки. Если масштабность и научная ценность «Бурана» еще позволяла так безбожно тратиться, то вряд ли платиновая «соска» для мобильника имеет отдачу, сопоставимую с отдачей космического корабля… Итак, цена. Кто виноват, и что делать? Одним из самых дорогостоящих компонентов альтернативной батарейки является высокотехнологичная мембрана (она же по совместительству обладает и наибольшим омическим сопротивлением). Наименьшие потери, проходя сквозь мембрану, демонстрируют жидкости, поэтому в ТЭ, работающих на газообразном топливе, ставят дополнительные устройства, увлажняющие газ, а это еще некоторое количество овальных портретов Франклина. О том, что применение платиновых катализаторов также существенно сказывается на конечной стоимости устройства, думаю, напоминать было бы излишне.
Конструкционные сложности начинаются на этапе охлаждения системы. Если в больших элементах можно с чистой совестью использовать циркуляцию образующейся воды, то при разработке маленьких батареек это уже не получится. Здесь приходится прибегать к хорошо знакомым кулерам. В итоге, изящная система в реальной жизни превращается в сложное устройство, состоящее из многих компонентов. Самое время для нескольких цифр: стоимость киловатта топливной энергии в 2005-2006 годах составляла порядка $500-1000. По некоторым прогнозам эта цифра должна будет снизиться до каких-нибудь $30 к 2020.
Но и здесь на помощь могут прийти достижения нанотехнологий – пожалуй, самая модная научная тенденция действительно может повлиять на бюджетное будущее топливных элементов. Несколько ведущих производителей, занимающихся исследованиями в области ТЭ, уже заявили о разработке новых катализаторов на основе наночастиц.
Из всего этого можно сделать вывод, что инженерам предстоит в одном устройстве совместить абсолютно несовместимые вещи: миниатюрные габариты и высокую производительность. И главное, сделать конфетку доступной.

Физика и химия
По сути, топливные элементы являются такими же источниками электрохимической энергии, как и традиционные элементы питания. Однако технологические особенности обеспечили «альтернативщикам» безусловное преимущество – ТЭ преобразуют энергию топлива в электричество, минуя промежуточные процессы, свойственные другим источникам. А ведь именно в этих промежуточных процессах и теряется львиная доля энергии. Итак, коротко и ясно формулируем специфику топливных элементов: во-первых, необходимые для реакции вещества подаются извне, во-вторых, топливо магическим образом сразу же превращается в электричество. То бишь, если батарейка – это симбиоз «горючего» и электрохимического генератора, то ТЭ представляет собой последний в чистом виде.


( Читать дальше )

Энергия – она как воздух: пока её достаточно, не задумываешься о природе ее происхождения. Действительно, элементам питания отведена, пожалуй, самая неблагодарная роль в мире высоких технологий. Приобретая, к примеру, персональный компьютер, среднестатистический обыватель если и уделяет внимание блоку питания, то исключительно на уровне беглого взгляда на количество ватт на этикетке, не более того. В то же время, технологические прорывы в области «элитарных» комплектующих получают широкую огласку. Ну а удел всяких там аккумуляторов и батареек – не вякать да выполнять свою грязную работу, а именно, обслуживать и удовлетворять все потребности системных компонентов «высшей касты».
Примерно так выглядела картина до недавнего времени. Возможностей существовавших и продолжающих существовать в наши дни источников энергии хватало практически на все. Однако, прогресс и руки инженеров-разработчиков неуемны. Времена, когда обыкновенный среднестатистический мобильник проживал неделю «на одном дыхании» давно канули в Лету. Иго электросетей жестко контролирует свободу передвижения, кажется, что существующие ныне источники питания вот-вот окончательно исчерпают свои ресурсы и тогда уж точно наступит…
Но, нет, не все так мрачно. Ведь в такие моменты, когда невеселые мысли о судьбах планеты все чаще начинают посещать светлые головы, нестандартные решения перестают казаться такими уж нелепыми и утопическими. Итак, самое время развеять мифы о несостоятельности альтернативных источников энергии. По крайней мере, одного из них так точно. Знакомьтесь: очень перспективные топливные элементы…


( Читать дальше )