Химия и жизнь
АрхивСовременный электронный мир в масштабе земных суток легко оторвался от сигнальных проводов — телефоны, ноутбуки и карманные компьютеры благодаря радиоинтерфейсам, а цифровые фотоаппараты и прочие гаджеты — объемам флэш-памяти.
Современный электронный мир в масштабе земных суток легко оторвался от сигнальных проводов — телефоны, ноутбуки и карманные компьютеры благодаря радиоинтерфейсам, а цифровые фотоаппараты и прочие гаджеты — объемам флэш-памяти. Но до сих пор все устройства, называемые мобильными, в своем даже самом быстром беге, несмотря на все достижения производителей по-прежнему хромают на одну и ту же ногу (и в конце концов полностью валятся с ног) — они не в силах оторваться от стационарных источников энергии, где получают подзарядку.
Разговоры о перспективных мобильных источниках энергии ведутся давно, но если вдуматься, ничего радикально не изменилось с начала 90-х годов прошлого века. К тому времени как раз началось коммерческое применение никель-металл-гидридных элементов (на внедрение, с момента первых опытных образцов, ушло двадцать лет!), а спустя пару лет Sony приступила к массовому производству литий-ионных аккумуляторов (работы тоже велись аж с 70-х годов, и первые батареи были литий-металлическими). Литий-ионная технология дала значительный скачок в удельной емкости, литий-металлические элементы, не пошедшие в серию, могли похвастать и более высокими параметрами, но оказались не столь безопасны и беспроблемны.
Вообще, надо заметить, что теоретически даже литий-ионные элементы, как и некоторые другие перспективные схемы, могут быть упакованы до очень высокой плотности — больше 160 Втч/кг (450 Втч/л) и в таких конфигурациях широко используются в военных и космических задачах. Но это очень трудно воплотить в массовом производстве и потреблении, с расчетом на многократную безопасную перезарядку в широком диапазоне окружающих температур. Припоминаете, что чаще всего отзывы и замены крупными производителями мобильной техники связаны с теми или иными проблемами в аккумуляторах и зарядных устройствах? Как ни крути, аккумулятор до сих пор остается еще и самым потенциально опасным элементом любого портативного устройства: процессор или дисплей вряд ли взорвутся, а батарея — легко. И это — серьезный сдерживающий фактор для многих головокружительных, на уровне математических выкладок, проектов. Современный бытовой аккумулятор — не просто энергия на килограмм, но и долговечность (число циклов), простота зарядки, надежность, экологическая чистота.
Напомню, что идея топливных элементов (fuel cells), на которые стало модно ссылаться в последнее время, родилась аж в 1839 году (см. www.fctec.com/fctec_history.asp), а первые опыты практического применения начались в 50–60-х годах прошлого века. Тогда же не без усилий NASA, планировавшей широко использовать такие источники энергии в космической программе, были разработаны первые протонные мембраны. С тех пор, несмотря на усовершенствования и редкие демонстрации опытных систем, воз не сильно приблизился к реальному мобильному миру. Достаточно сказать, что температура реакции даже на метаноловых и полимер-электролитных элементах лежит в пределах 50–80 градусов Цельсия, коэффициент полезного действия не превышает 60 процентов, а протонные мембраны чрезвычайно дороги (из-за применения платины). Для запуска реакции, компрессорной и охлаждающей системы используется энергия все того же штатного литий-ионного аккумулятора (такая схема называется гибридной: топливный элемент способен лишь подзаряжать основную батарею, пиковые токи ему при разумных габаритах не выдержать).
Технологии аккумуляторов и портативных высокоэффективных источников энергии, разумеется, не стоят на месте, но очевидно отстают. В общем, химия химией — мы же поговорим о самих потребителях энергии и о «времени жизни». Что на самом деле означают заявленные производителями часы автономной работы ноутбуков и как правильно настроить энергосбережение? Как продлить жизнь телефону или карманному компьютеру без ущерба для функциональности? Как правильно выбрать фотокамеру для дальнего похода вдали от цивилизации? При какой температуре хранить запасные аккумуляторы и в чем реально измеряется их емкость? Если даже вы не найдете каких-то ответов — пишите, и мы углубимся в тему.
