Горивните елементи на базата на метанол или водород се използват за захранване на мощни автономни системи от години, а някои по-дръзки поддръжници на този тип технологии се опитват да ги прокарат дори в сферата на компютрите и битовата техника. Тяхната смелост обаче е нищо в сравнение с това което предлага компанията IBM – използване на течен електролит, който едновременно да осигурява както захранването, така и охлаждането на микро-схемите. Именно такова многофункционално вещество са създали изследователите от фирмения развоен център на IBM във Висшето техническо училище на Цюрих (ETH Zurich). Според официалната информация, този елемент, наречен „проточна батерия“, се отличава с рекордна плътност на изработваната енергия от порqдъка на 1,4 W на квадратен сантиметър.
В близко бъдеще чиповете могат да станат „многоетажни“, включвайки и навесен монтаж на микро-охлаждането, смятат учените от IBM Research Zurich.
Прочетете още: Батерии, платформи и издръжливостта на преносимите устройства
Прототипът на тази батерия-охладител представлява многослойна структура с дебелина едва 1,5 мм. Отвън са разположени два масива полимерни клиновидни микроканали, чиято задача е да прекарва под налягане електролита през електродите (анод и катод) и през порестата мембрана, която ги отделя един от друг. На всяко от нивата се подава електролит с различен химичен състав. Прониквайки на друго ниво, електролитите се смесват и задействат окислително-възстановителна реакция, при която се изработва електроенергия. Системата за циркулация на течностите (електролитите) е от затворен тип и се захранва от изработваната по гореописания начин енергия. За работата на помпата са нужни около 400 mV, което оставя около 1V за захранване на чипа.
Така изглеждат структурата и принципът на работа на проточната батерия на IBM (Marschewski et al. Energy and Environmental Science 2017)
Както споменахме по-горе, освен че изработва електроенергия, електролитният поток отвежда топлината от повърхността на микро-схемата, с която контактува проточната батерия. Разбира се, химичната реакция по принцип също произвежда топлина, но според уверенията на специалистите, нейното ниво е достатъчно ниско, за да не пречи на охлаждането на чипа.
Затова пък перспективите на това необичайно решение изглеждат блестящи. Според разработчиците на IBM, в бъдеще проточните батерии ще могат да намалят значително габаритите на мобилните устройства, тъй като ще елиминират нуждата от сравнително големите (и потенциално опасни) литиево-йонни акумулатори. Много по-бързо ще става и презареждането на джаджите, които се захранват от такива проточни батерии, тъй като за това ще е достатъчно просто да се смени резервоарът с отработен електролит.
Микрофотография на полимерните канали (изт. Marschewski et al. Energy and Environmental Science 2017)
Интересно приложение на метода „захранване с охлаждане“ разработчиците на технологията виждат и в соларната енергетика. Там проточните батерии с функция за топлоотвеждане могат не само да увеличават експлоатационния срок на силициевите фото-елементи (като намаляват работната температура), но и да зареждат проточния електролит с енергия от тях.
