В диапазоне малых мощностей, от  нескольких милливатт до сотен ватт, топливные элементы являются потенциальными заместителями  перезаряжаемых электрических батареек. Рынок переносных электронных приборов принадлежит к одному из наиболее быстро развивающихся за последние десятилетия. Переносные компьютеры, мобильные телефоны, видеокамеры и другие переносные электронные приборы продаются миллионами штук в год.

В дополнение к размерным факторам, таким как габариты и вес, такие свойства как работа, время отклика и время старта являются наиболее важными характеристиками для переносных приборов. Интегрированные источники питания также должны работать при низких температурах, поэтому только PEMFC и DMFC топливные элементы подходят на эту роль. По сравнению с электрическими батарейками разделение преобразователя энергии и топливного бака в топливном элементе предоставляет большую свободу при конструировании. Размер топливного элемента определяет максимальную выходную мощность, в то время как количество топлива в баке ограничивает рабочее время (или другими словами максимальную  энергию). Для батареек и мощность и энергия тесно привязаны к геометрическим параметрам при конструировании. Так переносной компьютер использует минимум 20 Вт и может нормально работать в течение 2-3 часов, в то время как мобильный телефон требует только 2-5 Вт и может находиться в режиме ожидания  почти 10 дней. Топливные элементы имеют теоретически большую энергетическую плотность, чем сегодняшние батарейки и, кроме того, в противоположность относительно долгому времени, требуемому для перезарядки батареек, топливные элементы «перезаряжаются» простой заливкой топлива в бак.

После некоторого времени работы емкость перезаряжаемых батареек снижается  из-за многочисленных циклов зарядки. Топливные элементы имеют в потенциале более продолжительное время работы, однако требуются еще многочисленные исследования, чтобы подтвердить это. По причине разделения преобразователя топлива и емкости для его хранения нет проблем с явлением саморазрядки топливного элемента. И PEMFC и DMFC рассматриваются как наиболее перспективные топливные элементы для переносных электронных приборов. Их преимуществом по сравнению с другими типами топливных элементов является более высокая выходная мощность при низких рабочих температурах. PEMFC топливные элементы отличаются наивысшей плотностью мощности сборки топливных элементов, но они ограничены в отношении хранения водорода. Металлические гидриды, которые наиболее часто используются для этих целей, обладают большим весом, в то время как содержание водорода в них составляет лишь несколько весовых процентов. Жидкий метанол имеет очень высокую энергетическую плотность и его просто хранить. Однако DMFC топливные элементы имеют много меньшую плотность мощности по сравнению с PEMFC топливными элементами и обычно должны работать с разбавленным метанолом (смесь метанола и воды).  Поскольку топливо в DMFC элементе жидкое, то он оказывается и более простым по сравнению с PEMFC элементом. Выбор того или иного топливного элемента зависит от области применений и рабочих условий.

Развитие в области переносных электронных приборов продолжается высокими темпами и все больше новых областей применений возникает со временем.  Это, конечно, повышает уровень требований, предъявляемых к источникам питания. Оценки показывают, что технологии современных батареек не могут обеспечить адекватный уровень развития, соответствующий предъявляемым требованиям. Очень вероятно, что топливные элементы выходят на этот рынок, хотя, конечно же, требуется решить еще целый ряд проблем. Наиболее ранними прототипами здесь были PEMFC топливные элементы, которые испытывали проблемы с регулированием потоков воды и тепла. В последние пару лет фокус внимания сместился на DMFC топливные элементы. Прежде чем какие-либо топливные элементы получат преимущество по сравнению с батарейками, должны быть решены многочисленные проблемы, касающиеся размеров, регулирования потоков воды, двуокиси углерода (DMFC) и тепла, проблемы стабильности в работе и, конечно, стоимости изделий. 

Почти все компании, производящие переносную электронику, вовлечены в исследования по топливным элементам и многие из них представляют некоторые результаты или даже завершенные прототипы. Более того, существует несколько компаний и исследовательских институтов, работающих над проблемами топливных элементов для диапазона малых мощностей.  Есть много компаний, которые уже пропустили ранее объявленные сроки по выпуску продукции. К настоящему времени более реалистичны оценки, предсказывающие выпуск первых переносных электронных приборов с топливными элементами в качестве источников питания в 2004/2005 годах.

К началу

Copyright © 2004-2006 Fuel Cell Norway ANS