В эту ловушку хоть раз да попадал каждый владелец мобильного телефона. Зачастую единственное средство связи без подзарядки превращается в бесполезную пластиковую коробочку. А что делать, если до вожделенной розетки десятки, а то и сотни километров, или розетка есть, а электричество отключили? Как быть тем, кто по роду деятельности месяцами работает, что называется, в поле или районах с нарушенным энергоснабжением — например, сотрудникам МЧС? Понятно, что нужен независимый источник энергии, в идеале — компактный, легкий и долговечный. Каким он будет?
Свое решение проблемы предложили сотрудники Института водородной энергетики и плазменных технологий РНЦ «Курчатовский иститут». Топливный элемент, который они разработали, удивительным образом превращает в электричество раствор спирта — этилового или метилового. Опытный образец этого устройства авторы продемонстировали на выставке «Водородные и альтернативные технологии для производства энергии», прошедшей в феврале в рамках международного форума «Водородные технологии для производства энергии».
Несмотря на неказистую внешность и не очень выигрышное место в экспозиции, элемент этот привлек огромное внимание. Достаточно всего четверти стакана разбавленного спирта, чтобы устройство выдавало напряжение на выходе в 3,2 V в течение десяти (!) часов. Мало — можно подлить еще, и так пока спирт не кончится. Мощность — 350 mW. Для мобильного телефона или ноутбука как раз хватит.
Пока весь элемент состоит из восьми одинаковых ячеек, соединенных вместе в один плоский корпус размером 13х13 см общей толщиной чуть меньше полутора сантиметров. Специальная ионообменная мембрана, сделанная в Санкт-Петербурге, разделяет анод, на котором спирт и вода разлагаются с образованием углекислого газа и протонов, и катод, на котором образовавшиеся ионы водорода (протоны) взаимодействуют с кислородом воздуха с образованием воды. В результате этих реакций выделяются электроны, столь необходимые для работы телефонов и прочих энергозависимых прелестей цивилизации.
Понятно, что обе реакции не идут без катализаторов, изготовить которые удалось сотрудникам института. Это мелкодисперсный металл, нанесенный на специальный углеродный носитель: на катоде — платина, на аноде — платина, рутений и олово. Понятно, что принцип работы такого элемента давно известен. Другое дело, что сделать его пока не удавалось. «Конечно, опытный образец, который мы показываем, далек от совершенства, — говорит руководитель работы начальник группы Виктор Костин. — Он пока слишком велик, довольно тяжел — весит почти 700 граммов. Но мы уже знаем, как сделать его более компактным. Сейчас нам важно было продемонстрировать его работоспособность и высокие рабочие качества».
Правда, остается вопрос о топливе для этого элемента. Сейчас это метанол, вещество вредное. В принципе, можно сделать аналогичный элемент на этаноле, но и тут могут возникнуть сложности. Одно пить явно нельзя, другое очень хочется, и как с этим быть — непонятно. Впрочем, проблемы ментальности явно из другой оперы. Инженеры решать их и не берутся.