211service.com
Praktiski kurināmā elementi elektronikai
Jauna shēma kompaktas ierīces izveidei, kas efektīvi pārvērš metanolu par ūdeņradi, varētu padarīt praktisku kurināmā elementu iekļaušanu klēpjdatoros un citā pārnēsājamā elektronikā. Šāda ierīce varētu ļaut klēpjdatoram darboties 50 stundas un to uzreiz uzlādēt, iemainot mazu degvielas komplektu.
Karsts dizains: Jauns plāns degvielas procesoram (augšpusē), ko varētu izmantot kurināmā elementos, paredz virkni reaktoru sakārtot koncentriskās caurulēs. Centrā ir sadedzināšanas kamera, ko ieskauj kameras metanola un ūdens sildīšanai, ūdeņraža atdalīšanai no metanola un oglekļa monoksīda noņemšanai. Apakšējā attēlā parādīta viena iespēja integrēt degvielas procesoru ar ūdeņraža degvielas elementu.
Kurināmā elementi, ko darbina ar metanolu vai citu šķidro degvielu, jau sen tiek uzskatīti par risinājumu portatīvās elektronikas arvien pieaugošajām enerģijas prasībām. Bet kurināmā elementi, kas pārvērš metanolu tieši elektroenerģijā, ir apjomīgi. Kurināmā elementi, kas darbojas ar ūdeņraža gāzi, ir daudz kompaktāki, taču ūdeņradis, atšķirībā no šķidrās degvielas, aizņem pārāk daudz vietas.
Ideāls kompromiss būtu sistēma, kas izmanto ūdeņraža kurināmā elementu, bet uzglabā ūdeņradi šķidrā veidā kā metanolu līdz brīdim, kad tas ir nepieciešams. Ūdeņradis tiks atbrīvots vairākos posmos degvielas procesorā, kas ietver degvielas karsēšanu, lai to iztvaicētu, ūdens sildīšanu tvaika reformēšanai un turpmākās reakcijas oglekļa monoksīda noņemšanai. Taču izaicinājums ir bijis padarīt tos gan mazus, gan efektīvus.
Pagājušās nedēļas American Chemical Society (ACS) sanāksmē Bostonā Ronalds Labāks , ķīmiskās inženierijas profesors Stīvensa Tehnoloģiju institūtā Hobokenā, NJ, aprakstīja jaunu sistēmu, kas varētu atrisināt problēmu.
Atšķirībā no iepriekšējiem dizainiem, kuros dažādi apstrādes posmi ir iebūvēti secīgos plakanos slāņos, Besser piedāvā cilindrisku dizainu, kurā slāņi veido koncentriskas caurules. Šādā konstrukcijā siltums izplatās visos virzienos no centrā esošās sadedzināšanas kameras, veicinot nepieciešamās reakcijas. Lai uzturētu katru slāni optimālā temperatūrā, viņš iekļāva aerogelus, salīdzinoši jaunu izolācijas veidu. Lai samazinātu izmaksas, viņš ierosina izmantot modernu plastmasu vairākiem slāņiem.
Degvielas procesora 20 vatu jaudas ģenerēšanai, kas nepieciešama klēpjdatoram vai lielam radio, būtu 4,8 centimetru diametrs un 10 centimetrus garš. Degvielas elementa un degvielas uzglabāšanas pievienošana varētu nozīmēt vēl 20 centimetrus garuma, lēš Besers, taču procesors tik un tā būtu pietiekami mazs, lai ietilptu klēpjdatorā. Ņemot vērā visu paketi, sistēma uz vienu kilogramu uzglabātu aptuveni 1000 vatstundu; labākās baterijas sasniedz tikai 300 vatstundas uz kilogramu, un klēpjdatoru akumulatori var būt aptuveni puse no tā. Besers saka, ka šāda sistēma potenciāli varētu nodrošināt 5 līdz 10 reizes lielāku enerģijas daudzumu nekā akumulators.
Džeimijs Holdejs , ACS konferences sesijas vadītājs, ir optimistisks, ka sistēma var darboties. Tomēr viņš saka, ka viņa paša pētījumi liecina, ka plastmasas slāņa iekļaušana var nebūt iespējama, jo laika gaitā tas var pasliktināties. Tā vietā varētu būt iespējams izmantot metāla vai keramikas ārējo slāni.
Vairākas pētniecības grupas uzņēmumos un akadēmiskajās un valdības laboratorijās ir izstrādājušas komponentus kurināmā elementiem, kas drīzumā varētu būt gatavi iestrādāšanai produktos, lai gan Holadejs negaida, ka tos ieraudzīs tirgū vēl vismaz divus gadus. (Skatiet Labākas degvielas šūnas klēpjdatoriem.) Joprojām ir jāatrisina problēmas ar ūdeņraža degvielas elementiem. Piemēram, šādas degvielas šūnas ražo ūdeni, ražojot elektrību, un ir izaicinājums atrast veidu, kā atbrīvoties no šī ūdens, neietekmējot klēpjdatora apkārtējo elektroniku, viņš saka. Turklāt kurināmā elementi joprojām ir dārgi. Ja degvielas elementu sistēma maksā trīs vai četras reizes vairāk nekā akumulators, Holadejs jautā, kāpēc gan neiegādāties tikai papildu akumulatorus gariem ceļojumiem?
Un daudzi eksperti uzskata, ka degvielas elementi plaša patēriņa elektronikā nekad neparādīsies. Viņi šaubās, vai regulatori, piemēram, ļaus pasažieriem ienest lidmašīnā uzliesmojošus šķidrumus, pat nelielos daudzumos un rūpīgi iepakotā sistēmā.
Tomēr tehnoloģiju atbalstītāji norāda uz daudziem praktiskiem pielietojumiem. Ārkārtas palīdzības darbiniekiem ar jaudīgu 20 vatu radio ir nepieciešami enerģijas avoti, kas var darboties vairākas dienas vai nedēļas bez tūlītējas piekļuves tīkla elektrībai. (Skatiet kurināmā elementu drukāšanu.) Militārie spēki varētu būt arī nozīmīgi klienti, izmantojot tehnoloģiju, kas nomaina baterijas.