Самый маленький в мире топливный элемент для более безопасных гаджетов

Топливные элементы способны хранить больше энергии при тех размерах, которые сегодня имеют аккумуляторы. Даже самые усовершенствованные аккумуляторные батареи имеют плотность энергии на порядок величины меньше, чем водородный топливный элемент.

Пока что аккумуляторы намного проще производить в меньших масштабах, чем генераторы и электронные схемы для топливных элементов. А небольшие генераторы могут потреблять энергии больше, чем они производят.

Отдавать и потреблять

Учёный из университета Иллинойса Саеед Могхаддам утверждает, что непрактично производить генератор, датчики давления и электронные схемы для контроля системы в таких малых объёмах. Если даже они магическим образом произведены в таком масштабе, их потребление энергии, скорее всего, превысит вырабатываемую энергию.

Таким образом, Могхаддам и его коллега из университета Марк Шэннон спроектировали крошечный топливный элемент, который производит энергию, не потребляя её.

Новое устройство состоит всего из четырёх компонентов. Тонкая мембрана отделяет водный резервуар сверху от камеры, содержащей металлический гидрид внизу. Под камерой с металлическим гидридом находится блок электродов.

Небольшие отверстия в мембране позволяют молекулам воды достигать смежной камеры в виде пара. Оказавшись внутри, пар вступает в реакцию с металлическим гидридом, образуя водород, который заполняет камеру, толкая мембрану вверх и блокируя поток воды (см. изображение).

Количество водорода постепенно уменьшается, по мере того, как он вступает в реакцию с электродами внизу, создавая электрический ток. А когда давление водорода падает, поступает новая порция воды для поддержания реакции.

Сила поверхностного натяжения вместо силы тяжести

Благодаря тому, что размер устройства всего 3х1мм, поверхностное натяжение, а не гравитация, управляет потоком воды через систему. Это значит, что элемент работает, даже если его переворачивать или двигать – что идеально для карманных гаджетов.

Первые версии производили 0.7 вольт и ток 0.1 миллиампер на 30 часов, но изобретатель утверждает, что последние версии производят ток около 1 миллиампера при том же напряжении. Этого пока не достаточно для питания сотовых телефонов, в которых используются батареи, как правило, рассчитанные на несколько вольт, но вполне хватит для более простых электронных систем или микророботов, считает Могхаддам.