Японская корпорация Toshiba сообщила о разработке двух компактных топливных элементов типа DMFC (Direct Metanol Fuel Cell), предназначенных для питания портативных аудиоплееров.

Принцип работы топливных элементов DMFC-типа сводится к следующему. В них кислород и водный раствор метанола разделены мембраной-катализатором, одна сторона из которой выступает в роли катода, другая - в качестве анода. Вступая в реакцию с анодным слоем, метанол ионизируется. Его электроны создают ток, а положительно заряженные ионы взаимодействуют с кислородом и образуют воду.

Новые элементы Toshiba имеют мощность 100 мВт и 300 мВт и предназначены для питания плееров на основе флэш-памяти и встроенных жестких дисков, соответственно. Менее мощный топливный источник питания имеет размеры 23 x 75 x 10 мм и весит приблизительно 80 граммов. При этом 3,5 мл раствора метанола достаточно для 35 часов автономной работы подключенного устройства. Габариты второго элемента составляют 60 x 75 x 10 мм (вес - около 270 граммов), а картриджа объемом в 10 мл хватит на 60 часов работы плеера.

В DMFC оптимальной концентрацией метанола в воде является значение менее 30 процентов, то есть объем находящейся в устройстве воды в несколько раз превышал объем метанола. В новых топливных элементах Toshiba применяется высококонцентрированный метанол, что позволило существенно уменьшить размеры топливных картриджей.

Ожидается, что массовое производство топливных элементов для портативных плееров будет развернуто в 2007 году.

Сотрудники компании Canon занимаются разработкой технического решения, которое совершить переворот в питании мобильных устройств. На технологической выставке, которая проходила в Японии на прошлой неделе, Canon продемонстрировала цифровую камеру, в которой в качестве источника питания используются водородные топливные элементы.

Что касается объёмной плотности энергии в используемых новой камерой Canon топливных элементах, то пока она примерно равна плотности оной в литиево-ионных аккумуляторах того же размера. Впрочем, сотрудники Canon вплотную занимаются улучшением этой характеристики, и уже в ближайшем будущем они надеются увеличить объёмную плотность энергии в 3-5 раз.

Вместе с показом прототипа этой цифровой камеры, как мы уже рассказывали на прошлой неделе, компания Canon продемонстрировала три вида топливных элементов разного размера.

Однако, Canon оказалась не одна в своём стремлении развивать эту технологию – компания Hitachi также представила на суд общественности своё мобильное устройство на топливных элементах – карманный компьютер. Вместе с тем, пока что ни одна из этих двух компаний не говорит ничего определенного о дате появления своей новой «топливной» продукции на полках магазинов. И здесь главное, чтобы не повторилась ситуация, которую мы видели уже неоднократно – когда у производителей мобильных устройств дальше разработки и демонстрации прототипов дело не идет.

Один из лидеров производителей сотовых телефонов компания Nokia недавно сообщила, что технология аккумуляторных батарей не успевает за темпом развития новых телефонных функций. Последнее достижение американских ученых из Стэнфордского Университета позволит решить эту проблему. Ими созданы миниатюрные водородные топливные элементы, которые почти вполовину более компактны по размерам, при сохранении той же емкости.

Инженеры Сак Вон Ча и Фриц Принц из Стэнфордского Университета в Калифорнии нашли способ значительного увеличения эффективности топливных элементов.

Результат достигается благодаря использованию водорода в качестве наполнителя аккумуляторных топливных элементов, тогда как до сих пор использовались жидкий метанол. Такие гиганты бытовой электроники как Motorola и NEC делали упор на жидкий метанол. Созданные топливные элементы использовали для сотовых телефонов и ноутбуков.

Они сделали ставку на метанол, потому что он дает больше энергии, чем водород.

Однако, метанол ядовит, и топливные элементы на его основе производят углекислый газ.

Водород производит только воду, и это, наряду с повышающей эффективность технологией Ча и Принца, могло бы сделать водородные аккумуляторы гораздо эффективнее метаноловых.

Принцип работы водородных топливных элементов основан на взаимодействии водорода с кислородом из воздуха. Высвобождаемая энергия дает электрический поток. Топливный элемент Ча содержит на полимерной подложке протонообменную мембрану, зажатую между анодом и катодом, каждый из которых содержит платиновый катализатор.

Водород идет к аноду через полимерный блок, представляющий собой каналы диаметром в 500 микрометров.

В аноде, платина помогает разделить водород на протоны и электроны. Протоны пересекают мембрану и реагируют с кислородом и электронами от катода, и это направляет электроны, циркулирующие в аноде, к катоду.

Уменьшение размера диаметра каналов до 20 микрометров позволило увеличить скорость, с которой циркулирует водород. Это повысило норму протонного обмена и увеличило производительность топливного элемента в 2 раза, что означает реализацию возможности уменьшения размеров самого топливного элемента.

Стандартные батареи ноутбука могут обычно работать 2-4 часа без перезарядки. Некоторые компании по производству водородных топливных элементов надеются произвести аккумуляторы, которые смогут работать по 20 часов без перезарядки.

Дата публикации: 10 марта 2004
Источник: SciTecLibrary.ru

Водородный топливный элемент имеет полное право называться «подрывной» технологий для многих развитых технологий сегодняшнего дня. Напомним основные критерии Кристенсена для «подрывной» технологии:

• они «проще», «дешевле» и обеспечивают более низкое качество;

Этот критерий следует понимать в контексте следующих примеров, которые приводит Кристенсен: миниплавильные заводы и гиганты сталелитейной промышленности, гидроцилиндр и тросовая система экскаватора, транзисторный приемник и ламповый

• обычно они обещают более низкую прибыль;

Себестоимость электроэнергии топливного элемента пока еще очень высока

• они не нужны самым выгодным потребителям ведущих компаний;

• сначала их оценивают только новые или незначительные по объему рынки.

Начало применения водородных топливных элементов в электронных устройствах – хорошая иллюстрация теории Кристенсена. Следующий рынок, который начнет примерять на себя новые источники энергии – это рынок ручного инструмента. Затем – медицинские диагностические переносные приборы, источники аварийного питания…

Идеальность фонарика, который можно заправить обычной водкой, каким бы это кощунством не казалось даже на рыбалке, существенно выше фонарика с батарейками, хотя бы потому, что батарейки можно случайно оставить дома… ;)

Водородный топливный элемент нового типа открыт совершенно случайно
http://www.astera.ru/news/?id=26197

Водородные топливные элементы питания для ноутбуков
http://www.overclockers.ru/hardnews/18448.shtml

Гостиницам – водородное топливо!
http://www.rol.ru/news/misc/spacenews/06/02/22_001.htm

Пылесос с водородной батарейкой
http://www.worldeconomy.ru/Index.php?Mode=Article&ID=771

Конференция на «водородную» тематику:
http://www.rdmk.ru/veb/search.php?search_author=Admin&sid=05f59148a06119ee7f52ad83b55a82a0

Российские ученые в области водородной энергетики
http://science.compulenta.ru/news/251928/

Последние новости в области топливных элементов
http://science.compulenta.ru/power/fuelcells/

Давайте вернемся к законам, которые управляют развитием Технических Систем. Мы договаривались, что здесь и далее термином «Техническая Система» будем обозначать любое техническое устройство, механизм, изделие, товар, продукцию (и даже услугу). Эти законы получили название «Законы Развития Технических Систем» (ЗРТС). Вот они:

( Read more... )

• они проще, дешевле и обеспечивают более низкое качество;

• обычно они обещают более низкую прибыль;

• они не нужны самым выгодным потребителям ведущих компаний;

• сначала их оценивают только новые или незначительные по объему рынки.

Эти, четыре принципа по мнению профессора Кристенсена объясняют неизбежность возникновения серьезных трудностей для крупных компаний во время появления очередного технологического скачка, которому он дал определение – «подрывная» технология.

К сожалению, ( Read more... )

Шаг шестой: зрелые компании слишком поздно переходят к новым технологиям и не могут удержать своих потребителей

Когда более компактные модели стали появляться на устоявшихся рынках, компании, которые всегда контролировали эти рынки, сняли свои образцы с полок (см. шаг третий) и запустили их в производство, стремясь удержать своих потребителей. Конечно, к этому времени новая архитектура уже утратила «подрывной» характер и новые маленькие диски по качеству могли равноправно конкурировать с более крупными на устоявшихся рынках, Некоторые зрелые компании устояли на рынке, начав, хотя и с опозданием, выпускать диски новой архитектуры, однако многие поняли, что новички уже слишком обогнали их в стоимости производства и опыте проектирования, и в конечном счете ушли с этого рынка. Новички атаковали рынок с нижних секторов, и их структура затрат была рассчитана на достижение прибыльности при более низком уровне рентабельности. Поэтому они могли устанавливать прибыльную цену на свои продукты, а оборонявшиеся зрелые компании несли крупные потери в жестокой ценовой войне.
( Read more... )
Популярный рецепт «будьте ближе к потребителям», по-видимому, не всегда годится. Напротив, можно ожидать, что потребители приведут производителей к поддерживающим инновациям, но не смогут указать правильный путь — или даже укажут неправильный — в случае «подрывных» технологических изменений.

Шаг пятый: новички продвигаются в верхние секторы рынка

Создав «оперативный плацдарм» на новых рынках, молодые компании осознали, что, внедряя поддерживающие улучшения в новых технологиях компонентов, они могут увеличивать емкость своих дисков быстрее, чем нужно этим рынкам. Они совершенствовали свои продукты с невероятной скоростью (до 50% в год) и при этом пристально следили за происходившим на больших устоявшихся компьютерных рынках.
Когда устоявшиеся компании смотрели на нижние секторы рынка, а новички — на верхние, они делали прямо противоположные выводы. Если устоявшиеся компании видели ничем не прельщавшую их картину — небольшие прибыли и маленький объем развивающихся рынков более простых дисков, то новичкам казались крайне привлекательными возможные объемы и прибыли на рынках мощных высококачественных систем. Потребители на этих устоявшихся рынках в конце концов с энтузиазмом приняли отвергнутые ранее новые технологии, потому что новые диски небольшого раз-мера и простой архитектуры, когда их качество стало приемлемым, оказались дешевле, быстрее и надежнее по сравнению со старыми. Таким образом Seagate, начав с рынка настольных персональных компьютеров, затем вторглась на рынки жестких дисков для мини-компьютеров, инженерных рабочих станций и мейнфреймов и заняла там основные позиции. В свою очередь, Seagate была вытеснена с рынка дисков для настольных персональных компьютеров компаниями Conner и Quantum, первыми выпустившими 3,5-дюймовые диски.

Шаг третий: зрелые компании наращивают темпы поддерживающего развития технологий

Учитывая нужды основных потребителей, маркетологи отдавали предпочтение альтернативным поддерживающим проектам, например совершенствование головок или разработку новых кодов записи. Эти проекты давали потребителям то, чего они хотели, и были ориентированы на крупные рынки, обеспечивавшие необходимый уровень продаж и прибыльный рост.
( Read more... )

Шаг четвертый: создаются новые компании, и они находят рынки для «подрывных» технологий

Для применения «подрывной» архитектуры продуктов были созданы новые компании. Обычно в них работали инженеры, которые ушли из крупных компаний, потому что не могли там реализовать себя. Ведущего производителя 3,5-дюймовых дисков компанию Conner Peripherals основали сотрудники Seagate и Quantum — крупнейших производителей 5,25-дюймовых дисков. Основатели Micropolis, производителя 8-дюймовых дисков, пришли из компании Pertec, выпускавшей 14-дюймовые диски, а Shugart и Quantum — из Memorex.
( Read more... )