211service.com
Labāki kurināmā elementi klēpjdatoriem
Baterijas ir plaša patēriņa elektronikas lietotāju briesmas. Tie nodrošina tikai ierobežotu enerģijas daudzumu, to uzlādēšana prasa stundas, un laika gaitā tie kļūst mazāk ilgi. Inženieri gadiem ilgi ir skatījušies uz kurināmā elementiem — ierīcēm, kas ražo elektroenerģiju, sajaucot degvielu ar skābekļa molekulām — kā ilgstošāku alternatīvu barošanas avotu. Taču tehnoloģija vienmēr ir saskārusies ar šķēršļiem, kas neļauj tai būt tik praktiskai un rentablai kā akumulatori.
Tagad pētnieki Arizonas štata universitātes Biodizaina institūtā Tempē ir izstrādājuši paņēmienu, kas varētu palīdzēt izveidot labākas degvielas šūnas klēpjdatoriem, militārām sakaru ierīcēm un, iespējams, mobilajiem tālruņiem. Pētījumā, kas vakar tika prezentēts Amerikas Ķīmijas biedrības sanāksmē Sanfrancisko, Arizonas štata Lietišķās nanobiozinātnes centra asociētais profesors Dominiks Gervasio un viņa komanda parādīja, ka, pievienojot antifrīzā atrodamo ķīmisko vielu nātrija borhidrīdam – šķidrumam, ko izmanto uzglabāšanai. ūdeņradis, molekula, kas darbina kurināmā elementus – tie var izveidot ilgstošāku kurināmā elementu. Iegūtā degviela varētu darbināt klēpjdatoru divreiz ilgāk nekā jebkurš tirgū esošais akumulators, vienlaikus ļaujot darboties istabas temperatūrā, atšķirībā no daudzām citām degvielas šūnām.
Pārnēsājamo ierīču kurināmā elementi pēdējos gados ir kļuvuši arvien populārāki, jo to pamatā esošā tehnoloģija ir pastāvīgi uzlabojusies. Patiešām, viņi tagad ir sasnieguši ne tikai pētniecības laboratorijas, bet arī izmantojuši dažādus ražošanas veidus. Millennium Cell, Ītontaunas, Ņūdžersijas uzņēmums, piegādā kurināmā elementus militāriem lietojumiem. Un līdz gada beigām Ņujorkā bāzētā Medis Technologies plāno piedāvāt patērētājiem paredzētu degvielas šūnu ierīci, kas paredzēta, lai uzreiz uzlādētu standarta akumulatorus mobilajos tālruņos, MP3 atskaņotājos un klēpjdatoros.
Nātrija borhidrīds, šķīdums, ko izmanto Millennium Cell, Medis un Arizonas štata komanda, kļūst par populāru izvēli, lai uzglabātu ūdeņradi pārnēsājamām degvielas šūnām, saka Gervasio. Viens no iemesliem ir tas, ka tas tiek izmantots ar vispazīstamāko kurināmā elementu dizainu. Šāda veida kurināmā elementi darbojas, apvienojot ūdeņradi ar skābekli no gaisa, lai iegūtu elektrisko strāvu. Turklāt sistēmas, kurās izmanto nātrija borhidrīdu, var izgatavot tikpat mazas kā parastās baterijas, jo šķīdums nelielā tilpumā uzglabā lielu daudzumu ūdeņraža. Turklāt tas ir salīdzinoši drošs šķidrums, kas nav uzliesmojošs. Jūs varētu paņemt sērkociņu un izbāzt to tajā, saka Gervasio.
Bet, lai gūtu panākumus kā akumulatoru aizstājēju, šīm kurināmā elementiem ir jāpierāda sevi ievērojami labāk nekā akumulatoriem, kurus tie vēlas nomainīt, saka Gervasio. Pašlaik lielākā daļa nātrija borohidrīda kurināmā elementu ražo tikai nedaudz vairāk elektroenerģijas uz vienu degvielas tilpumu nekā parastās baterijas, viņš saka. Lai palielinātu kurināmā elementu sistēmas veiktspēju, Gervasio un viņa komanda zināja, ka viņiem ir jāpalielina kurināmā elementam pieejamā ūdeņraža daudzums no nātrija borhidrīda šķīduma.
Mikrodegvielas šūnu sistēmās parasti ir trīs daļas: degvielas kasetne, hidrolīzes kamera, kurā no šķidrās degvielas tiek iegūts ūdeņradis, un kurināmā šūna, kurā ūdeņradis sajaucas ar skābekli, radot elektrību. Arizonas štata pētnieku sistēmā ūdens un nātrija borhidrīda maisījums tiek iesūknēts no kārtridža hidrolīzes kamerā, kurā ir katalizators. Katalizators iedarbina ķīmisku reakciju, kas atbrīvo ūdeņradi no nātrija borhidrīda šķīduma, kā arī rada blakusproduktus, kas tiek izsūknēti no kameras un atpakaļ degvielas kasetnē, lai vēlāk tos iznīcinātu.
Šķiet loģiski, ka nātrija borohidrīda koncentrācijas palielināšana palielinātu ūdeņraža ražošanu un uzlabotu degvielas šūnu sistēmu. Tomēr Gervasio saka, ka šajā scenārijā ir slēpta problēma. Viens no hidrolīzes reakcijas blakusproduktiem ir bora oksīds, savienojums, kas ūdenī nešķīst viegli. Tātad, palielinoties nātrija borhidrīda koncentrācijai, palielinās arī cietā bora oksīda koncentrācija, kas sasmērē sūknēšanas sistēmu, ierobežojot nātrija borhidrīda izmantošanu, saka Gervasio.
Lai risinātu šo problēmu, Gervasio un viņa komanda pārbaudīja šķīdinātājus, kas izšķīdina bora oksīdu. Viņi atklāja, ka, pievienojot etilēnglikolu bora hidrīda šķīdumam, viņi var izmantot nātrija borohidrīda koncentrāciju, kas ir par 50 procentiem spēcīgāka nekā tāda, kurā šķīdumā nav etilēnglikola, palielinot ūdeņraža daudzumu, ko var uzglabāt un atbrīvot, neradot nevēlamus gabaliņus. no bora oksīda. Atšķirība, saka Gervasio, ir degvielas šūnu sistēma, kas var darbināt ierīci aptuveni divreiz ilgāk nekā tāda paša izmēra un svara akumulators.
Etilēnglikols ir noderīgs ne tikai tā spējai izšķīdināt bora oksīdu, bet arī ūdens temperatūras pārvaldīšanai degvielas šūnā, piebilst Gervasio. Etilēnglikols samazina sasalšanas temperatūru un paaugstina ūdens viršanas temperatūru degvielas šūnās, tāpat kā tas notiek automašīnas dzesēšanas sistēmas antifrīzā. Samazināts sasalšanas punkts neļauj ūdenim nātrija borhidrīda šķīdumā pārvērsties par ledu aukstā dienā, savukārt paaugstināts viršanas punkts var nodrošināt sistēmas vienmērīgāku darbību augstākās temperatūrās.
Patiešām, siltuma pārvaldība ir viens no kurināmā elementu tehnoloģijas aspektiem, kas inženieriem jāņem vērā, izstrādājot efektīvas kurināmā šūnas, saka Džeks Brouvers, Kalifornijas Universitātes Ērvinas Nacionālā kurināmā elementu pētniecības centra asociētais direktors. Un viņš uzskata, ka Arizonas štata pētījums šajā ziņā ir patiešām interesants darbs.
Džons Battaglini, Millennium Cell pārdošanas, mārketinga un produktu pārvaldības viceprezidents, saka, ka viņa uzņēmums kurināmā elementu attīstībā ir izmantojis līdzīgas pieejas; un piebilst, ka viņš priecājas, ka arvien vairāk cilvēku skatās uz nātrija borhidrīdu, un sagaida, ka tas radīs citus sasniegumus.
Šobrīd Gervasio komanda meklē dažāda veida alkohola piedevas, kas izšķīdina bora oksīdu tikpat labi vai labāk nekā etilēnglikols. Viņš lēš, ka varētu paiet aptuveni pieci gadi, pirms viņa sistēma tiks iekļauta plaša patēriņa klēpjdatorā. Taču bumba rit: viņš ir iesniedzis vairākus šīs tehnoloģijas patentus un risina sarunas ar ierīču ražotājiem par saviem nesenajiem sasniegumiem. Man ir daudz cerību uz to, viņš saka.