Praktické palivové články pro elektroniku

Nové schéma pro vytvoření kompaktního zařízení, které účinně přeměňuje metanol na vodík, by mohlo usnadnit začlenění palivových článků do přenosných počítačů a další přenosné elektroniky. Takové zařízení by umožnilo notebooku běžet 50 hodin a bylo by možné jej okamžitě dobít výměnou v malém palivovém balíčku.

Žhavý design: Nový plán pro procesor paliva (nahoře), který by mohl být použit v palivových článcích, vyžaduje uspořádání série reaktorů v soustředných trubkách. Uprostřed je spalovací komora, obklopená komorami pro ohřev metanolu a vody, stripování vodíku z metanolu a odstraňování oxidu uhelnatého. Spodní obrázek ukazuje jednu možnost integrace palivového procesoru s vodíkovým palivovým článkem.

Palivové články poháněné metanolem nebo jiným kapalným palivem byly dlouho považovány za řešení neustále rostoucích energetických nároků přenosné elektroniky. Palivové články, které přeměňují metanol přímo na elektřinu, jsou ale objemné. Palivové články na vodíkový plyn jsou mnohem kompaktnější, ale vodík na rozdíl od kapalného paliva zabírá příliš mnoho místa.

Ideálním kompromisem by byl systém, který využívá vodíkový palivový článek, ale uchovává vodík v kapalné formě jako metanol, dokud není potřeba. Vodík by se uvolnil v sérii kroků v palivovém procesoru, které zahrnují zahřívání paliva za účelem jeho odpařování, ohřev vody pro parní reformování a další reakce pro odstranění oxidu uhelnatého. Výzvou však bylo udělat je oba malé a efektivní.

Na setkání American Chemical Society (ACS) minulý týden v Bostonu, Ronald Lepší , profesor chemického inženýrství na Stevens Institute of Technology, Hoboken, New Jersey, popsal nový systém, který by mohl problém vyřešit.

Na rozdíl od předchozích návrhů, ve kterých jsou různé kroky zpracování zabudovány do postupných plochých vrstev, Besser navrhuje válcový design, ve kterém vrstvy tvoří soustředné trubky. V takovém provedení se teplo šíří všemi směry ze spalovací komory ve středu, což usnadňuje potřebné reakce. Aby každou vrstvu udržel na optimální teplotě, začlenil aerogely, relativně nový typ izolace. Aby se snížily náklady, navrhuje použít pokročilé plasty pro několik vrstev.

Palivový procesor pro generování 20 wattů energie potřebné pro notebook nebo velké rádio by měl průměr 4,8 centimetru a délku 10 centimetrů. Přidání palivového článku a úložiště paliva by mohlo znamenat dalších 20 centimetrů délky, odhaduje Besser, ale procesor by byl stále dostatečně malý, aby se vešel do notebooku. Vzhledem k celému balíku by systém uložil asi 1 000 watthodin na kilogram; nejlepší baterie dosahují pouze 300 watthodin na kilogram a baterie notebooků mohou být zhruba poloviční. Besser říká, že takový systém by mohl potenciálně poskytnout 5 až 10krát více energie než baterie.

Jamie Holladay , předseda relace na konferenci ACS, je optimistický, že systém může fungovat. Říká však, že jeho vlastní výzkum naznačuje, že začlenění plastové vrstvy nemusí být možné, protože by se mohla časem zhoršit. Místo toho by mohlo být možné použít kovovou nebo keramickou vnější vrstvu.

Řada výzkumných skupin ve společnostech a v akademických a vládních laboratořích vyvinula komponenty pro palivové články, které by mohly být brzy připraveny k začlenění do produktů, ačkoli Holladay neočekává, že je uvidí na trhu alespoň další dva roky. (Viz Lepší palivové články pro notebooky.) Stále existují problémy, které je třeba vyřešit s vodíkovými palivovými články. Například takové palivové články produkují vodu při výrobě elektřiny a najít způsob, jak se této vody zbavit, aniž by to ovlivnilo okolní elektroniku v notebooku, je podle něj výzva. Palivové články jsou navíc stále drahé. Pokud systém s palivovými články stojí třikrát nebo čtyřikrát více než baterie, ptá se Holladay, proč si nekoupit náhradní baterie na dlouhé cesty?

A mnoho odborníků se domnívá, že palivové články se ve spotřební elektronice nikdy široce neobjeví. Pochybují, že například regulační orgány umožní cestujícím vzít si do letadla hořlavé kapaliny, a to i v malých množstvích a pečlivě zabalené uvnitř systému.

Přesto zastánci této technologie poukazují na četné praktické aplikace. Pohotovostní pracovníci s výkonným 20wattovým rádiem potřebují zdroje energie, které mohou pracovat celé dny nebo týdny bez okamžitého přístupu k elektrické síti. (Viz Tisk palivových článků.) Hlavním zákazníkem by mohla být také armáda, která pomocí této technologie nahradí baterie.

skrýt