Аккумуляторы будущего

Несмотря на то что технология производства аккумуляторов в течение последнего десятилетия несколько улучшилась, прогресс в этой области не столь значителен, как в основном потребителе этих устройств — микроэлектронике. Причем в процессе достижения максимальной емкости, уменьшения массы и размеров, в современных разработках аккумуляторов проявляются некоторые побочные эффекты, такие как неспособность выдерживать большие импульсы тока нагрузки или высокая саморазрядка, не говоря уже о коротком сроке службы и высоких эксплуатационных расходах.

Понятно, что такая ситуация в области технологий накопления и хранения энергии не может длиться долго. Индустрия остро нуждается в недорогих и емких аккумуляторах, поэтому исследования активно ведутся по многим направлениям. Например, компания Motorola совместно со специалистами Лос-Аламосской национальной лаборатории США ведет разработку миниатюрных топливных элементов на жидком метиловом спирте или на газообразном метаноле, который при химической реакции с кислородом будет давать электрический ток. По сообщению разработчиков, в продаже такие топливные элементы появятся в ближайшие годы, что позволит десятикратно увеличить срок службы батарей и сможет составить серьезную конкуренцию современным аккумуляторам для портативных компьютеров, мобильных телефонов и других переносных электронных устройств. Утверждается, например, что мобильные телефоны с такими элементами будут работать более месяца. Подобные технологии на основе метанола изучают и другие известные производители бытовой электроники и компьютеров: NEC и Sony независимо друг от друга также ищут способы замены электрохимических батарей для современных портативных электронных устройств. Суть их разработок заключается в попытке преобразовать метанол непосредственно в электроэнергию при помощи нанотехнологий с использованием форм углерода — фуллеренов, позволяющих выстроить атомы в заданной геометрической форме. Самое интересное, что для перезарядки такого топливного элемента в него достаточно влить метилового спирта. Причем NEC планирует наладить массовое производство батарей, выполненных по таким нетрадиционным технологиям уже в 2003-2005 годах.

Тем временем производители солнечных батарей продолжают наращивать эффективность своих изделий; некоторые из них добились почти 25-процентного КПД (что позволяет им эффективно работать даже при отсутствии прямого солнечного освещения), хотя для массового рынка это все еще слишком дорого. Разработали даже синтетические волокна, которые под воздействием света генерируют электрический ток, достаточный для питания электронных устройств. На основе этого изобретения может быть создан ряд материалов, которые найдут применение в самых разных сферах. Например, рубашка, сшитая из такой ткани, вполне сможет обеспечить током какой-нибудь портативный прибор, а парус на яхте — бортовую электронику.

Наконец, рассматриваются совсем уж нетрадиционные технологии выработки электроэнергии с использованием бактерий или тепла человеческого тела, но они тоже далеки от широкой промышленной реализации.

В целом же современное оборудование обеспечивает более длительное время непрерывной работы, чем раньше. И это связано в основном не только и не столько с совершенствованием аккумуляторов, сколько с улучшением электронных схем, которые стали менее энергоемкими.

Следует отметить, что никаких радикальных решений в этой области в недалеком будущем не предвидится. Однако можно надеяться, что в связи с быстрыми достижениями в различных технологиях разрабатываемые в настоящее время системы когда-нибудь станут доступными, что, безусловно, изменит условия, в которых мы работаем и живем.

А пока наши аккумуляторы основаны на электрохимических процессах, и мы вынуждены ограничиться неуклюжими, тяжелыми, дорогими, медленно заряжаемыми и ненадежными устройствами хранения энергии.