Российские ученые создали прототип чрезвычайно эффективного портативного генератора энергии, основанного на электрохимической реакции.
По сравнению с аккумуляторной батареей, электрохимический генератор, вырабатывающий энергию из органического топлива (например, природного газа), обладает в десятки раз меньшим удельным весом и способен работать практически в любых климатических условиях.
Устройство пригодится не только спецслужбам, робототехникам и полярникам, но и путешественникам, туристам, дачникам.
В рамках Национальной технологической инициативы (НТИ) разработан прототип революционного источника электроэнергии «Топаз», работающий благодаря так называемой электрохимической реакции.
Подобно ТЭЦ, электричество в нем вырабатывается из углеводородного топлива (например, пропан-бутановой смеси), но топливо не сжигается, а превращается в электроэнергию напрямую, в результате химических процессов.
Соответственно, для такого источника не нужен промежуточный носитель (на ТЭЦ в этой роли выступает водяной пар, вращающий турбину), отсутствуют движущиеся части, а самое главное — электрохимический генератор обладает гигантской энергоемкостью, примерно в двадцать раз больше, чем у привычного литий-ионного аккумулятора.
Самый мощный аккумулятор сегодня способен дать около 200 ватт-часов на килограмм веса, «Топаз» же — 3 тыс. ватт-часов.
Другое преимущество электрохимического генератора — возможность работать в экстремальных климатических условиях, при температуре от минус 40 до плюс 50 градусов.
Вдобавок электрохимический генератор вместе с топливом может храниться неограниченно долгое время, тогда как аккумуляторные батареи во время хранения довольно быстро разряжаются.
Проект базируется на оригинальной отечественной разработке — технологии микротрубчатых топливных элементов, которая позволила добиться рекордных результатов, — утверждает лидер рабочей группы НТИ «Энерджинет» Олег Гринько. — Нигде в мире пока нет прототипа электрохимического генератора с такими характеристиками, как «Топаз». В частности, генератор способен извлекать электроэнергию из широчайшего разнообразия веществ: пропан-бутан, метан, органические жидкости, тогда как зарубежные разработки способны, как правило, использовать только один вид специально подготовленного топлива.
Впрочем, по мнению руководителя проекта Алексея Кашина, основным топливом для «Топаза» в России, скорее всего, станет обычная пропан-бутановая смесь, которая используется для газовых горелок, продается везде и стоит недорого.
Представьте: устройство размером с литровую бутылку надевается на такого же объема газовый баллончик и вырабатывает электроэнергию, которой хватит на неделю путешествия целой семье автотуристов, — говорит Алексей Кашин. — Они смогут прекрасно прожить это время без электросети: заряжать гаджеты, смотреть телевизор, освещать палатку.
Первые модели таких бытовых генераторов, по расчетам экономистов проекта, будут весить полтора-два килограмма и стоить около 150 тыс. рублей. По мере дальнейшего развития устройства его цена и вес должны существенно снизиться.
Но основной сферой применения электрохимического генератора всё же должен стать не туризм, а робототехника.
Например, беспилотный летательный аппарат способен взять на борт весьма ограниченное количество груза.
Сегодня львиную его долю составляет аккумулятор, позволяющий летать не больше 20–30 минут. С электрохимическим же генератором дрон сможет летать часами.
Другая важнейшая область применения — автономные устройства, предназначенные для обслуживания инфраструктурных объектов, особенно в условиях Севера.
Создание технологии изготовления микротрубчатых топливных элементов — важнейшее достижение проекта, — считает заведующий комплексом лабораторий ионики твердого тела Института проблем химической физики РАН Юрий Добровольский. — Это пионерская работа, ребята во многом опередили зарубежные разработки в области электрохимической энергетики.
По мнению эксперта, такое достижение стало возможным благодаря тому, что научная школа и высококвалифицированные специалисты в этой области сохранились у нас со времен СССР, когда в стране уделялось повышенное внимание электрохимическим технологиям.
Потенциально очень интересно, рынок гигантский, но не вижу такой ключевой характеристики как стоимость хранилища в расчете на один киловаттчас.
Комментарии
Где купить?
Этих прототипов за последние 50 лет создали - хоть жопой ешь. В общем-то все нынешние типы ТЭ известны и принципиальные решения известны с конца 70-х.
Я такой прототип в руках лет двадцать назад держал в руках. Причем год его изготовления был 197Х, точно не помню.
Пока не поставят в серию - говорить не о чем.
Стоимость 1м2 термостойкой PTFE трековой мембраны сносного качества пр-ва РФ, у меня есть - для других приборов применял, 50г золотом. Пр-ва США или Японии лучшие более 100г золотом за м2. Китайские и хуже и долго не живут в массе. Очень дорогая технология.
Вега в СПб (у нас производство мембран стойких есть) балуются и прочие,
У тех ребят твердооксидный, а не протон-обменный ТЭ.
На водке работать будет?
На водке все работает безотказно.
Проще и дешевле купить инверторный туристический ген типа такого: http://www.e-katalog.ru/WEEKENDER-X950I.htm
скорее всего дешевле.
Минимум три места в России. Например, ООО "Завод электрохимических преобразователей" (дочка "ТВЭЛ").
Но цена Вам не понравится.
На сайте компании информацию про этот генератор я не нашёл, наверное плохо искал.
Ждём запуска в серию.
А вообще интересно, на любом биологическом топливе. А на кошках тоже может? )))
А как на счёт использования в автомобилях и авиации?
Цена за кВт мощности разве ВПК устроит и то не всегда.
В этой новости меня смущает разнообразие возможных видов топлива. И почему его сравнивают с литий-ионными аккумуляторами, если это не аккумулятор, а генератор?
Видимо генератор многотопливный и, одинаково хорошо может работать на разных типах топлива.
Сравнение действительно, очень странное -
тёплого с зелёнымсравнивают плотность запасаемой энергии аккумулятора(конечная величина, зависящая от конструкции аккумулятора) и количество отданной энергии генератором(величина ограниченная только запасом топлива). А при таком корявом методе сравнения, получается что, если в процессе работы генератора, после окончания топлива в основном баке, будет подключен второй топливный бак - мощность удвоится.Здесь сравнение больше связано с полезным весом, нежели с энергией, но конечно корявое - это как водохранилище и река).
Сравнивают возможно мгновенную отдаваемую мощность по отношению к массе генератора/аккумулятора
Что именно сравнивают, можно лишь догадываться. Журналамеры, они такие!
Да-да, и киловатты с часами даже - да не просто сравнивают, ещё и делят через раз))))
1) Этот генератор не сжигает топливо, а преобразует его химическим способом с выделением электроэнергии, а значит есть разница , какое топливо использовать.
2)
Всё же здесь говорят про выделение энергии на килограмм веса, значит Ваш пример про "второй топливный бак" не корректен. Но и здесь, возможно, содержится ошибка, так как предполагаю, что в выражении "на килограмм веса" имелось ввиду энергоэффективность топлива, а не генератора с топливом и топливным баком.
да вообще тут все странно, если это химия - эффективность должна зависить от температуры, при -50 оно разве что лампочкой поморгать сможет. Тут надо ждать реальную железку в продаже, покрутить, померять что-как.
Это ТОТЭ, так что внутри у неё 600-900С.
Так ведь ясно, что это не механический привод электрогенератора, а топливный элемент, причём понятно, что максимальный КПД будет на Н2, чуть меньше на СН4, ещё меньше на С3Н8 / С4Н10 и разных горючих жижах(интересно, как в таком случае происходит очистка топливной ячейки от выделившегося при работе углерода). Если фраза "...около 200 ватт-часов на килограмм веса, «Топаз» же — 3 тыс. ватт-часов..." означает 3кВт/кг, то это очень неплохой результат(выше по топику, дана ссылка на бытовые бензо-электрогенераторы, там около киловатта на 10-12кг (не учитывая корпус и бак с бензином)).
в микротрубочках происходит при 900 градусах трансформация углеводородов в присутствии водяного пара до водорода , угарного и углекислого газа, в принципе угарный тоже может до углекислого трансформирован быть и на мембрану попадает смесь углекислого и водорода углекислый как бувер, а вот из окисления на мембране водорода, и даёт лакомое электричество!
Я так понял, что топливо для этого химического электрогенератора должно быть высокой чистоты, чтобы он в процессе работы не слишком быстро забивался шлаками? А если топливо будет хорошо очищено, то генератор тоже будет забиваться шлаками, но медленнее (так как идеальной очистки не бывает)?
тут надо смотреть опытную эксплуатацию, в принципе перед подачей в микротрубки можно поставить легкозаменяемый таблетку фильтр, (очистка будет в газовой фазе) в конце концом самый сильный яд для мембран это серосодержащие молекулы. Они легко будут абсорбированны в таблетке -фильтре. Но если создать мембрану на основе сульфида молибдена, то и сера не будет опасна!
Если это топливный элемент, то у них самая главная характеристика сколько может выдать мощности на кило веса ьез всяких плясок с бубном, типа принудительное охлаждение (кпд не 100%) и пиринудительный прогом окислителя и топлива.
ЗЫ А журналюги вааще лоханулись - какие еще ватт-часы у топливного элемента? А если я к нему присоединю жд цистерну с пропаном сколько ваатт-часов эта штучка наработает?
Киловатт-часы могут быть у килограмма топлива, из которого получают энергию. Но что имелось ввиду - "большой-большой секрет". (с)
Вот именно об этом я и писал. Журналюги они такие... что услышат, то и пишут.
Видимо стоимость такова, что конкурировать он будет именно с аккумуляторами за счет компактности, а не со старыми добрыми дизель-генераторами :-)
4-10$/Вт.
И проблема ресурса.
Компактностью там и не пахло, разве что брать "генератор+запас топлива на полгода". Тогда да - за счёт чуть более высокого КПД можно сэкономить место/массу.
Могу предположить, что речь о том, что в перспективе эта разработка заменит литиевые аккумуляторы в разного рода устройствах, при достаточной миниатюризации. Как минимум - заменит пуэрбанки, судя по написанному про семью туристов.
Вообще - читается как фантастика, хочу увидеть!
с изобретениями у нас всегда проблем не было, у нас проблемы с внедрением. Как с радио, как со многими другими новинками. Думается, китайцы сопрут идею и будут нам же продавать готовые поделия...
в микротрубках углеводородный газ и немного паров воды нагревается до 800 -1000 , на выходе из них углекислый газ и водород, Элементраная химия. Водород то и вырабатывает энергию на топливных мембранах. Заливать можно хоть керосин хоть бензин, толуол спирт ацетон, просто менять количество паров воды необходимо для каждого углеводорода
Толковое разъяснение.
Если вы в курсе, какова приблизительная мощность такого чуда? Ну, скажем, "размером с литровую банку".
всё зависит от компоновки и качества материалов мембраны и микротрубочек. теоретически если довести преобразование химической энергии в электричество до 99% на модифицированном графене в качестве мембраны, мощность будет ограничена только энергией теплового и электрического пробоя мембран , Но это необходим труд коллектива из 30-50 учёных из разных областей , компьютерные рассчёты молекулярных структур, физики , химики , приборная база на миллиард долларов , в общем достаточно серьёзные вложения требуются . но результат-- если разработать технологию, то она будет достаточно проста для производства, а в масштабах мира мы получим эквивалент как будто мы нефти нашли ещё с 3-4 планеты ,такие как земля, за счёт более эффективного использования энергии!
В общем всё зависит от того, чем эта "литровая банка наполнена! :) но если через неё в течение часа пропустить литр бенза, то 9 киловатт выдавать должна, при условии что мембраны сделаны из модифицированного графена или сульфида молибдена модифицированного,
И генератор, и аккумулятор - это источники энергии, от которых питаются приборы. С той точки зрения - нас интересует только масса, объем, мощность и резерв автономности источника энергии, без разницы, аккумулирует он энергию или генерирует.
Если подумать, то всей разницы - в способе накопления. В аккумуляторы "заливают" электрический ток, в обсуждаемый девайс - топливо. В этом смысле, аккумулятор менее эффективен, поскольку идёт преобразование "топливо - химические (ядерные - для АЭС) процессы - механические процессы - электричество - электрохимические процессы - электричество". А в генераторе лишь "топливо - электрохимические процессы - электричество". Заливать топливо напрямую выходит быстрее и эффективнее.
Если в конкретном месте оно имеется - то да. Аккумулятор можно "залить" как от сети или дизельного генератора, так и с ветряка или солнечной батареи, которые можно ставить практически в любом месте на планете. Если "за солярой" бежать с канистрой больше часа - то это уже может быть важно.
Кроме того, обычно аккмулятор может отдавать бОльшую мощность по сравнению с комплексом "дизель-генератор, топливный бак, радиатор" сравнимой массы.
Если их поставить на роботов с ИИ, то они начнут пожирать органику, охотится на неё, гонятся за автомобилями с вкусной для них начинкой......
Эти суки ещё ведь будут саморазвиваться, учась новым приёмам охоты за "вкусной начинкой"! Фильм "Терминатор" в реале, блин!
Может ну его, этот генератор?
а на этот счет придумали законы робототехники)
Хакнут.
Они же русские
Пока роботы людьми делаются - не хакнут. Вот если пойдет поколение, разработанное роботами - там возможны варианты)
Страницы