Чтобы сделать аккумуляторы лучше
Аккумулятор — очень важный элемент мобильного телефона. Поэтому сотни исследователей по всему миру стараются его усовершенствовать.
Об интересном достижении на этом пути сообщил профессор Марк Маду (Marc Madou) из Университета Калифорнии: вместе с коллегами он разработал микроаккумулятор размером в миллиметр, который делается по тому же принципу, что и интегральные схемы. Первые образцы содержат в единице объема в 3-5 раз больше энергии, чем самые лучшие современные аккумуляторы.
В традиционных литиевых аккумуляторных батареях ток вырабатывается, когда ионы перетекают в электролите между двумя плоскостями-электродами. Если бы удалось увеличить поверхности электродов и налить между ними больше электролита, то аккумуляторы производили бы больше тока и могли запасать в себе больше энергии. Маду с коллегами удалось сделать именно это.
Используя технику фотолитографии, исследователи создали целую решетку углеродных электродов высотой 400 микрон каждый с расстоянием 20 микрон между ними (для сравнения: диаметр человеческого волоса около 50 микрон). Отличие новой разработки -- в эффективном использовании объема микроаккумулятора, в то время как в большинстве существующих образцов электроды расположены на плоскости.
Изначально Маду разрабатывал аккумуляторы для медицинских приложений, таких как слуховые аппараты, сердечные дефибрилляторы и даже имплантируемые сенсоры, но затем он осознал, что эти аккумуляторы вполне могут использоваться и в небольших электронных устройствах. Преимущество разработки Маду заключается в том, что группы электродов могут включаться в работу независимо друг от друга, поэтому ток и напряжение могут изменяться динамически. В сотовых телефонах, к примеру, в режиме разговора требуется больше энергии, а в режиме ожидания — меньше.
Инженер-ядерщик Джеймс Бланшар (James Blanchard) из Университета Висконсин-Мэдисон пошел еще более необычным путем: вместо традиционного использования энергии химических реакций, он со своим коллегой Амитом Лалом (Amit Lal) решил использовать энергию радиоактивных материалов. Результатом их разработок может оказаться аккумулятор размером с карандаш, способный работать без подзарядки в течение нескольких лет. У тонких радиоактивных пленок, сделанных из радиоизотопов типа никеля-63 или трития, плотность запасенной энергии в тысячи раз больше, чем у нынешних литиевых аккумуляторов.
Не думайте, что разработки Бланшара и Лала представляют собой крошечные ядерные реакторы, готовые взорваться тысячами маленьких Чернобылей, они просто превращают энергию излучаемых радиоактивными изотопами частиц в электрический ток. ?Эти частицы таковы, что они не могут проникнуть глубже 25 микрон в любое вещество, поэтому их задержит даже тоненькая пластиковая упаковка батареи?,- подчеркивает Бланшар.
Однако, как говорит Бланшар, новые ядерные аккумуляторы пока могут обеспечить энергией только крошечные сенсоры, которые принято сегодня называть ?умной пылью?, но до энергопотребления мобильных телефонов или карманных компьютеров им пока очень далеко. Пока их главное преимущество заключается в том, что они дают слабый ток, но зато очень долго: время полураспада никеля-63 составляет 100 лет.
Проблема заключается еще и в том, что пока ни одна регулирующая организация не даст ?добро? на то, чтобы поместить радиоактивные материалы в дома и тем более в устройства, которые люди носят на своем теле. Предстоит долгий период проверок и уговоров...
© СОТОВИК