Прогноз технологий и...

Топливные элементы Toshiba для МР3-плееров

Fri, 03 Mar 2006 09:26:50 GMT

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.

Canon демонстрирует цифровую камеру на водородных топливных элементах

Fri, 03 Mar 2006 09:25:27 GMT

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.

ПРОГРЕСС В УВЕЛИЧЕНИИ ЕМКОСТИ ВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Fri, 03 Mar 2006 09:24:35 GMT

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

В связи с большим количеством откликов мы продолжаем «водородную» тему

Fri, 03 Mar 2006 09:21:32 GMT

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… ;)

Fri, 10 Feb 2006 11:48:13 GMT

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.
Для тех из них, кто успешно выпустил диски новой архитектуры, единственной наградой оказалось выживание. Они так и не завоевали значительную долю на новом рынке, а продажи старых дисков существующим потребителям практически сошли на нет. Так, по состоянию на 1991 г. производители портативных компьютеров и лэптопов почти не покупали 3,5-дюймовые диски Seagate. Среди потребителей ее дисков остались производители настольных компьютеров, а многие 3,5-дюймовые диски по-прежнему поставлялись с рамками, чтобы их можно было устанавливать в компьютерах класса ХТ и АТ, рассчитанных на 5,25-дюймовые диски.
Корпорация Control Data, лидировавшая на рынке 14-дюймовых дисков, не получила и 1% на рынке мини-компьютеров. Она выпустила свои 8-дюймовые диски почти через три года после новичков и в основном продавала их существующим потребителям на рынке мейнфреймов. Так же развивались события в компаниях Miniscribe, Quantum и Micropolis.

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.

Sun, 05 Feb 2006 12:32:47 GMT

Ниже, на рисунке приведена схема, которая наглядно иллюстрирует основную идею «подрывных» технологий (если изображений не видно, значит они заблокированы, и для просмотра нужно щелкнуть по разрешающей надписи вверху окна почтового сообщения).

«подрывные технологии», пример 2-ой

Sun, 05 Feb 2006 12:00:07 GMT

В 1980 году SeagateTechnology выпустила 5,25 – дюймовые диски. Емкость новых накопителей составляла от 5 до 10 Мб, и не представляла ни какого интереса для производителей миникомпьютеров: последним нужна была емкость 40 – 60 Мб.

Иначе и не могло быть, если внимательно посмотреть на цифры в таблице.

Технические характеристики	8-дюймовые диски	5,25-дюймовые диски
Емкость одного устройства (Мб)	60	10
Физический объем (дюймы)	566	150
Вес (фунты)	21	6
Время доступа (миллисекунды)	30	160
Стоимость за 1 Мб (долл.)	50	200
Стоимость устройства (долл.)	3000	2000

В это время производители миникомпьютеров устанавливали на свое оборудование 8–дюймовые накопители объемом 40 – 60 Мб, которые добавляли к себестоимости в среднем 3000$. Установка 4-х устройств 5,25-дюймовых накопителей для достижения суммарного объема хотя бы в 40 Мб общей стоимостью в 8000$ (да еще с более низкой скоростью доступа) не имела ни какого экономического смысла. Уменьшенные размеры и масса новых накопителей не давали ни каких дополнительных конкурентных преимуществ производителям мини-ЭВМ. 5,25-дюймовый винчестер рынку был не нужен! А, следовательно, эта новая технология была не нужна потребителю и производящим компаниям.

Seagate и другие компании–новички должны были найти новое применение своему продукту, и к середине 1980-х годов они обратили внимание на нарождающийся рынок настольных персональных компьютеров. К этому времени производители персональных компьютеров использовали только гибкие диски, которые имели малый объем и крайне низкую скорость доступа. Это существенно снижало привлекательность первых персональных компьютеров и ограничивало возможности их применения для профессиональных бизнес приложений.

Как только 5,25-дюймовый накопитель стал стандартным элементом персонального компьютера рынок новой технологии стал стремительно расти, и 5,25-дюймовый диск в точности повторил звездную судьбу своего предшественника, а компании-лидеры, производившие 8-дюймовые устройства разделили печальную судьбу своих предшественниц.

Стоит обратить внимание на то, что 5,25-дюймовый диск пережил за свою историю две волны роста объемов продаж. Первая последовала за созданием настольных компьютеров, когда две новые технологии удачно дополнили друг друга. Для технологии персонального компьютера крайне важными были небольшие размеры накопителя и его низкая цена. Вторая волна спроса наступила, когда основные характеристики новой технологии сравнялись с характеристиками 8-дюймовых устройств, а относительная стоимость хранения информации оказалась меньше. Это привело к полной замене 8-дюймовых винчестеров новыми накопителями при производстве мини-ЭВМ, а так как к этому моменту 8-дюймовые диски полностью вытеснили с рынка 14-дюймовые накопители, то и на рынке мейнфреймов.

Из четырех ведущих мировых производителей 8-дюймовых дисков – Shugart Assosiates, Micropolis, Priam и Quantrum – только Micropolis выжила и превратилась в серьезного производителя 5,25-дюймовых дисков.

Fri, 27 Jan 2006 16:48:46 GMT

Использование понятия идеальности в целях прогнозирования развития ТС открывает хорошие возможности для развития фантазии в «правильном», наиболее вероятном направлении. Предугадать, спрогнозировать, сделать точное предположение о направлении развития ТС, это ли не мечта любого предпринимателя, или инвестора. Современный мир полон примерами рождения новых технологий, примерами стремительного роста рынков этих технологий, товаров и услуг. Но мы видим столько же примеров неудачных идей, тупиковых исследований и безуспешных внедрений, не оправдавшихся инноваций...

Tue, 17 Jan 2006 14:10:02 GMT

Полный перечень Линий развития ТС находится здесь.

Применение Законов Развития ТС

Tue, 17 Jan 2006 14:03:00 GMT

Применение Законов Развития Технических Систем на многочисленных примерах выявило некоторые закономерности и привело к дальнейшему дроблению Законов на Линии, которые получили название «Линии Развития Технических Систем».

Использование Линий при анализе развития ТС позволило:
значительно упростить технологию анализа;
более детально исследовать предмет анализа;
ввести элементы алгоритмизации или формализовать процедуру анализа;
применить количественную оценку состояния ТС по каждой линии.

Именно введение количественной оценки идеальности ТС по линии развития кардинально изменило ситуацию и увеличило ценность данного метода для практического использования в анализе, сравнении и прогнозировании развития Технических Систем. Количественная оценка позволила проводить анализ не только однородных систем или одной системы в разное время, но так же и систем, ни как не связанных меду собой. Это дает возможность сравнить скрытый потенциал будущего развития для разных ТС. Такой анализ может потребоваться в целях оценки привлекательности разных инвестиционных проектов. Например, можно оценить перспективные возможности для ТС «Электробритва» и сравнить их с возможностями ТС «одноразовая посуда».

На сегодня известно 24 линии развития ТС. Каждая линия имеет максимальную оценку идеальности в 10 баллов. Поскольку количество этапов развития ТС на каждой линии различно, оценка каждого этапа будет определяться отношением максимального значения к количеству этапов. Например, если линия «развития ТС по S-кривой» имеет 4 этапа, то каждый этап будет оцениваться в 2,5 балла. Линия «вытеснения человека с исполнительского уровня» имеет всего три этапа, а линия «МАТХЕМ» - 8 этапов. В настоящей статье мы не будем приводить полный перечень этих линий (http://varnava.boom.ru/doits/lin24.htm), а остановимся выборочно лишь на некоторых, описание которых наиболее понятно из примеров.

1. ЛИНИЯ «МАКРО-МИКРО»
Развитие ТС по линию «Макро-Микро» условно можно разделить на 7 этапов:

Макроуровень - узлы и детали специальной формы. Например: шестеренки, рычаги, втулки, валы и т.п. (оценка - 1.4)
Полисистемы из элементов простой геометрической формы: конструкции, набранные из листов, нитей, шариков - сердечники трансформаторов, тросы, иглофрезы, сотовые, сетчатые и витые конструкции. (оценка - 2,8)
Полисистемы из высокодисперсных элементов. Порошки, эмульсии, аэрозоли, суспензии), капиллярно-пористые материалы (КПМ) и т.д. Порошковая металлургия, пенопласты, пенометаллы. (оценка - 4,2)
Системы, использующие эффекты, связанные со структурой веществ - аморфных и кристаллических, твердых и жидких, с кристаллическими перестройками (домены) и фазовыми переходами (надмолекулярный уровень). Закалка, переход "аморфное -кристаллическое" и др. (оценка - 5,7)
Системы, использующие молекулярные явления – химические превращения (разложение и синтез, полимеризация, катализ и ингибирование и т.п.) Например, использование озона для очистки воды. (оценка - 7,0)
Системы, использующие атомные явления - ионизация и рекомбинация, действие элементарных частиц, ионов и т.д. Например - получение озона, электронный микроскоп, электронная сварка, нейтронная бомбардировка. (оценка - 8,5)
Системы, использующие вместо веществ действие различных полей. Например, лазерные технологии. (оценка - 10,0)

2. ЛИНИЯ «ПУСТОТНОСТИ»
Увеличение степени дробления «смеси» вещества с пустотой (переход к КПМ) проходит через 8 этапов:

Сплошное вещество
Сплошное с одной полостью
«Перфорированное» вещество
Капиллярно-пористый материал (КПМ)
КПМ с определенной структурой
КПМ, в порах другое вещество
Цеолиты, гели
Комбинации веществ с различной пористостью

3. ЛИНИЯ «ЭТАП РАЗВИТИЯ ТС ПО S-КРИВОЙ»
Этап развития ТС по S-кривой:

Создание системы
1 этап развития ТС
2 этап развития ТС
3 этап развития ТС
Создание новой ТС (диверсификация или объединение)

22. ЛИНИЯ «ВЫТЕСНЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА с исполнительского уровня»
Уровни вытеснения человека:

Появление простых инструментов. Дубина, каменный нож, палка-копалка.
Появление простых механизмов-преобразователей энергии. Рычаг, лук, блок.
Использование вместо мускульной силы различных источников энергии. Ветер, вода, паровая машина и др.

23. ЛИНИЯ «ВЫТЕСНЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА с уровня управления»
Уровни вытеснения человека

Появление механизмов управления. Руль у корабля, вожжи.
Появление механизмов – преобразователей команд в системах управления. Сервомоторы, бустерные устройства.
Появление источника команд управления. Копиры у токарных и фрезерных станков, простейшие автопилоты без обратных связей и логических схем.

Анализируя ТС по данной технологии, мы выставляем ей оценку индивидуально по каждой линии развития. Таким образом, максимальная суммарная оценка самой идеальной системы может быть 240 баллов, или 1, в относительных единицах (240/240). Следует особо отметить тот факт, что данная система оценок носит строго объективный характер.

Использование линий развития и системы оценок дало возможность графически интерпретировать состояние идеальности ТС. Ниже приведен пример графического представления в виде лепестковой диаграммы сравнительного анализа двух ТС – фотоаппарата типа «мыльница» и цифрового фотоаппарата.

Данная Диаграмма Оценки Идеальности ТС получила название «ДОИТС-Сибирякова», по имени автора этого открытия Сибирякова Виссариона Григорьевича, кандидата наук, члена Президиума Международной Ассоциации ТРИЗ, президента Ассоциации профессиональных консультантов «Ключевые технологии», Мастера ТРИЗ.
ДОИТС – Сибирякова поражает своей наглядностью, удобством и возможностями анализа. Графическое решение ДОИТС делает просто невозможными скептические возражения оппонентов при анализе прогноза развития ТС, и более того, диаграмма подталкивает к поиску новых идей, указывая правильное направление.
Единственным существенным недостатком, по нашему мнению, является невозможность сравнения данной технологии анализа с другими, альтернативными, по той простой причине, что их просто не существует. На сегодняшний день это единственная в мире технология объективной количественной оценки состояния идеальности ТС, которая позволяет давать гарантированные прогнозы будущего развития ТС.

Полный перечень Линий развития ТС находится здесь http://varnava.boom.ru/doits/lin24.htm

О Законах Развития ТС

Thu, 12 Jan 2006 13:45:09 GMT

На сегодняшний день в ТРИЗ сформулированы 8 Законов развития ТС (ЗРТС):
1. Закон полноты частей системы: Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.
2. Закон «энергетической проводимости» системы: Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является сквозной проход энергии по всем частям ТС.
3. Закон повышения степени идеальности системы: Развитие всех ТС идет в направлении увеличения степени идеальности.
4. Закон согласования ритмики частей системы: Необходимым условием принципиальной жизнеспособности ТС является согласование (или сознательное рассогласование) частоты колебаний (периодичности работы) всех частей ТС.
5. Закон неравномерности развития частей системы: Развитие ТС идет неравномерно, чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей.
6. Закон перехода в надсистему: Развитие системы, достигшей своего предела, может быть продолжено на уровне надсистемы.
7. Закон перехода с макроуровня на микроуровень: Развитие рабочих органов идет сначала на макро-, а затем на микро-уровне.
8. Закон увеличения степени вепольности: Развитие ТС идет в направлении увеличения степени вепольности – невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах развитие идет путем увеличения числа связей между элементами, повышения отзывчивости (чувствительности) элементов, увеличения количества элементов.

В качестве небольшого отвлечения хочу сказать, что отсутствие примеров всегда затрудняет понимание материала, но в данном случае это сделано умышленно. Примеры будем разбирать дальше, и примеров будет достаточно, но еще больше примеров вы увидите вокруг себя. Другой, новый взгляд на окружающие предметы вам обеспечен.

Закон повышения степени идеальности технических систем - основной закон их развития. Он пронизывает все остальные законы, они подчинены ему.

При постановке и решении реальных задач бывает достаточно сложно сразу сделать качественный скачок, радикально изменить существующую систему, перевести ее на новый уровень развития. Как правило, повышение идеальности идет <пошажно>. Делаются и накапливаются мелкие усовершенствования, их сумма и приводит к качественному скачку.

Известно, что эти шажки часто делаются на основе МПиО (см.ниже), что приводит к снижению темпов развития системы. С другой стороны, если каждый шажок делать в соответствии с ЗРТС, то темп развития увеличится. Нами сделана попытка на основе анализа систем по линиям ЗРТС количественно оценить уровень идеальности существующей системы и дать практические рекомендации по ее развитию.

Применение Законов на многочисленных примерах выявило некоторые закономерности и привело к дальнейшему дроблению Законов на Линии, которые получили название «Линии Развития Технических Систем». Использование Линий при анализе развития ТС позволило:

значительно упростить технологию анализа и прогноза;
более детально исследовать предмет анализа;
ввести элементы алгоритмизации или формализовать процедуру анализа;
применить количественную оценку состояния ТС по каждой линии.

Внутри каждого из ЗРТС существуют «линии развития ТС». Каждая из них имеет своё начало и конец. Следовательно, весь путь системы от зарождения до «идеального состояния» можно принять за 10 баллов или за 100%. Анализируя существующий этап развития ТС по каждой линии, можно дать этому этапу некоторую оценку. Поскольку число этапов, тех самых «шажков», различно на разных линиях, оценки каждого этапа на разных линиях будут различны.

Например, по линии «Макро-микро» есть 7 этапов развития ТС. А по линии «динамизации» рабочих органов ТС – всего 4.
Мы приняли для оценки равномерную шкалу. Тогда каждый этап по линии «Макро-микро» оценивается в 1.4 балла, а по «динамизации» рабочих органов – 2.5 и так далее по всем линиям, в зависимости от числа этапов по каждой из них. Что из этого получилось, я расскажу вам в следующем выпуске.

_______________________________
МПиО – Метод Проб и Ошибок. По мнению Г.С. Альтшуллера, "метод проб и ошибок" (МПиО) характеризуется тем, что:
- человек, решающий творческую задачу по МПиО, делает пробы либо по линии наименьшего сопротивления , либо "во все стороны";
- процесс решения по МПиО зависит от множества случайных и трудноучитываемых факторов, а
следовательно - плохо управляется человеком;
- даже при успешном решении задачи - не извлекаются уроки на будущее, опыт не накапливается;
- за внешнюю простоту МПиО приходится платить потерями времени, бесконечными пробами, отсутствием какой бы то ни было гарантии, что ответ, в конце концов, будет получен.