Kolejny przełom w dziedzinie przenośnego zasilania
Miniaturowe ogniwa paliwowe są obietnicą ogromnego zwiększenia wydajności zasilania przenośnych urządzeń elektronicznych — od telefonów komórkowych, po energochłonne urządzenia przenośne z dostępem do Internetu. W odróżnieniu od stosowanych obecnie, najbardziej wydajnych jonowo-litowych akumulatorów do telefonów komórkowych, zapewniających zaledwie cztery godziny rozmów, mikroogniwa paliwowe z odpowiednim zbiornikiem mogą zapewnić więcej czasu na rozmowy w trakcie awarii zasilania. Ponadto tę technologię można opracować tak, by nadawała się do recyklingu lub utylizacji w ramach przenośnych systemów zasilania przyjaznych dla użytkownika. Uczestnicy projektu "In situ H2 supply technology for micro fuel cells powering mobile electronics appliances" (ISH2SUP) zaproponowali dwa różne rozwiązania obejmujące paliwo do mikroogniw paliwowych. Paliwo podstawowe — metanol (CH3OH) lub borowodorek sodu (NaBH4) — przechowywane jest w wymiennym wkładzie. Energia elektryczna generowana jest w ogniwie paliwowym przy użyciu gazowego wodoru, uwalnianego z wkładu zgodnie z zapotrzebowaniem. Technologia oparta na związku NaBH4 była już znana przed projektem ISH2SUP, jednak dostosowanie jej do potrzeb długotrwałego stosowania w miniaturowych ogniwach paliwowych wymagało dalszego opracowania. Elektroliza metanolu była z kolei metodą zupełnie nową, wymagającą przeprowadzenia szeroko zakrojonych badań. Podczas realizacji projektu ISH2SUP zbadano różne katalizatory i ostatecznie wybrano platynę oraz pewien enzym. Do potwierdzenia wykonalności nowych technologii zaopatrywania w paliwo wykorzystano dostępne na rynku niewielkie ogniwa paliwowe wytwarzające od jednej dziesiątej do 50 watów. Opracowane prototypy obejmują akumulator oraz elektroniczny system kontrolujący uwalnianie wodoru. Zostały przetestowane w niewielkim smartfonie oraz w laptopie. Dla obu tych urządzeń skonstruowano zasilaną wodorem ładowarkę. Wytwarzanie wodoru in situ nie ogranicza się do niewielkiego zakresu mocy badanego w ramach projektu ISH2SUP. Na finalną fazę projektu zaplanowano przeprowadzenie badań umożliwiających rozszerzenie zastosowań do zakresu od 100 watów do 1 kilowata. Dzięki zastosowaniu paliw wysokoenergetycznych ogniwa paliwowe są w stanie wytworzyć więcej energii w przeliczeniu na swoją masę niż kiedykolwiek będą w stanie wytwarzać akumulatory, co umożliwia szersze wykorzystanie urządzeń przenośnych. Ponadto elektroliza wspomagana enzymatycznie otwiera interesujące możliwości taniej produkcji wodoru z różnego rodzaju odpadów biodegradowalnych — w tym również z alkoholi i cukrów. Ta nowa klasa urządzeń zasilających, która według prognoz ma wejść na rynek w najbliższych latach, może sprawić, że wszechobecne dziś akumulatory zostaną wycofane z użytku.
Słowa kluczowe
Mikroogniwa paliwowe, wodór, zasilanie, telefon komórkowy, metanol, borowodorek sodu, wkład, elektroliza, katalizator, platyna, enzym, laptop
