Микроскопические топливные элементы для микроэлектроники

Аналитики, да и сами исследователи и разработчики уже не один год пророчат скорую смерть традиционным аккумуляторным батареям, которые должны оставить свои позиции на рынке источников питания для электронных устройств под давлением значительно более удобных в использовании топливных элементов. Однако до сих пор существенных подвижек не произошло – крупные производители электроники обещают в течение очень коротких сроков выпустить на рынок устройства, оснащенные топливными элементами, но пока обещания остаются невыполненными. Нам же остается только внимательно следить за новыми разработками ученых и инженеров, тем более, что сообщения от исследовательских центров и лабораторий поступают с завидной регулярностью. На этот раз отличились сотрудники французского института электроники, микроэлектроники и нанотехнологий (Institute of Electronics, Microelectronics and Nanotechnology (IEMN)), работающие в тесном сотрудничестве с японской компанией Sharp.

Как следует из официального сообщения, команде исследователей, работающей под руководством Стива Арскотта (Steve Arscott), удалось создать миниатюрный топливный элемент с прямым окислением метанола (micro-sized direct methanol fuel cells – microDMFC). Главными достоинствами нового устройства являются: высочайшая эффективность «сжигания» топлива и удельная мощность, величина которой составляет 385 Ватт/л.

microDMFC

В данном случае метанол используется в качестве топлива и анода, тогда как кислород выполняет роль окислителя и катода. Метанол и газ пропускаются через топливную ячейку благодаря наличию микроскопических каналов, когда обе составляющие реагируют в присутствии электролита, вырабатывается столь необходимый электрический ток. Интересным нововведением исследователей является внедрение дополнительного пористого слоя в микротопливную ячейку, что приводит к повышению эффективности с двадцати до семидесяти пяти процентов, при комнатной температуре.

Одной из причин, по которым ученым удалось существенно повысить эффективность топливных элементов, является использование очень небольшого количества топлива – 1,38 микролитров в минуту, или 550 нанолитров в минуту, в зависимости от конструкции. В этом случае отсутствует необходимость в использовании таких элементов, как помповый насос. Однако, как показали исследователи, снижение количества используемого топлива требует поддержания постоянной концентрации топлива, проходящей через топливную ячейку в единицу времени – только в этом случае достигает максимальная эффективность устройства.

Но самое главное, что исследователям удалось создать действительно компактный топливный элемент, толщина которого составляет всего 0,17 см, объем – всего лишь 0,03 куб. см, а вес не превышает 110 грамм.

Таким образом, важнейшими отличительными особенностями топливных элементов microDMFC являются: высокая эффективность во время работы при комнатной температуре, возможность изготовления топливной ячейки с использованием стандартных технологий изготовления микросхем (например, CMOS), возможность отказа от относительно сложных помповых насосов, применение эффективной протонообменной кремниевой мембраны и диффузионного слоя. К тому же, крайне миниатюрные размеры ячейки позволяют использовать топливные элементы для питания MEMS- и NEMS-устройств.


Александр Бакаткин, 3DNews

Коды для вставки в блог\форум




Наука и техника

←+Ctrl+→

Интересные новости
Стало понятно, как на Марсе исчезла водаСтало понятно, как на Марсе исчезла вода
Фото дня: интерстеллар, или межзвёздная комета 2I/BorisovФото дня: интерстеллар, или межзвёздная комета 2I/Borisov
Найдены 19 галактик с «недостатком» темной материиНайдены 19 галактик с «недостатком» темной материи
Учёные предлагают использовать подводные телекоммуникационные кабели для мониторинга землетрясенийУчёные предлагают использовать подводные телекоммуникационные кабели для мониторинга землетрясений
Израильский чип Vayyar Imaging позволит «видеть сквозь стены»Израильский чип Vayyar Imaging позволит «видеть сквозь стены»
Блок рекламы


Похожие новости

Солнечная система унаследовала тяжелые элементы от нейтронных звездСолнечная система унаследовала тяжелые элементы от нейтронных звезд
В холодильнике вселенной замерзают все известные химические элементыВ холодильнике вселенной замерзают все известные химические элементы
Студент создал текстильные элементы управления гаджетамиСтудент создал текстильные элементы управления гаджетами
Американские исследователи создали генномодифицированные бананы, богатые на микроэлементы и витамин ААмериканские исследователи создали генномодифицированные бананы, богатые на микроэлементы и витамин А
Бактериальные топливные элементы научились получать энергию из слюныБактериальные топливные элементы научились получать энергию из слюны
В США созданы растворимые элементы питанияВ США созданы растворимые элементы питания
IBM продемонстрировала новую элементную базу для микроэлектроникиIBM продемонстрировала новую элементную базу для микроэлектроники
Микроскопические букашки путешествовали автостопомМикроскопические букашки путешествовали автостопом
Бактериальные топливные элементы выдают 2,87 Вт•ч электроэнергии с литра очищаемых сточных водБактериальные топливные элементы выдают 2,87 Вт•ч электроэнергии с литра очищаемых сточных вод
Новые мембраны удешевят топливные ячейкиНовые мембраны удешевят топливные ячейки
Последние новости

Подгружаем последние новости