СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2014

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 27 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2014 ● производство необходимого коли- чества водорода должно осущест- вляться, главным образом, в момент его потребления и являться безопас- ным для здоровья человека процес- сом по используемым исходным реа- гентам и продуктам реакции; ● для портативных источников тока оптимально использование ВВТЭ с твёрдым полимерным электроли- том, что позволяет добиться ком- пактности устройства и удобства его эксплуатации (нет необходи- мости в поддержании высокой тем- пературы или использовании жид- ких электролитов, как в случае твер- дооксидных, фосфорнокислых или щелочных ТЭ); ● дизайн устройства должен предус- матривать возможность естествен- ной конвекции воздушных электро- дов топливного элемента, чтобы не было необходимости в использова- нии вентиляторов или насосов («сво- боднодышащие катоды»); ● габариты и общее число ВВТЭ должно определяться мощностью потребителя и минимально необ- ходимым напряжением, обеспе- чивающим высокий КПД его пре- образования; ● согласование суммарного напряже- ния ТЭ с потребителем производит- ся с помощью компактного электрон- ного преобразователя напряжения (DC/DC-преобразователя). Из уравнения реакции (1) следует, что массовая доля водорода относи- тельно массы смеси алюминия и воды составляет 3,7%. Если суммарная мас- са реагентов (масса алюминия и воды) равна M р , то масса получаемого водо- рода составит M р × 0,037. Водород при окислении даёт 120 МДж/кг (LHV, низ- шая теплота сгорания). КПД ТЭ, преоб- разующего энергию окисления водо- рода в электрическую энергию, около 40% (относительно LHV). Если обозначим массу всего устрой- ства M у , массу деталей генератора водо- рода М г , а массу ТЭ М тэ (M y = M р + M г + + M тэ ), то максимальная удельная энер- гоёмкость системы «алюминий – водо- род – топливный элемент» составит: (0,037М р × 0,4 × 120)/M y = = 1,776 МДж/кг × М р /М у = = 493 Вт  ч/кг × М р /М у . В предельном случае, когда масса реагентов, запасённых в устройстве, много большее массы топливного эле- мента и деталей генератора, удельная энергоёмкость стремится к 493 Вт  ч/кг. Энергоёмкость литий-ионных бата- рей составляет 110…180 Вт  ч/кг. Оче- видно, что предлагаемая схема источ- ников тока потенциально имеет пре- имущество по энергоёмкости перед существующими аккумуляторами. По сравнению с источниками тока на метанольных и боргидридных ТЭ, алюмо-водородная схема представля- ется более безопасной для гражданско- го применения. Р АЗРАБОТКА ПРОТОТИПОВ АМГВ И ИСТОЧНИКОВ ТОКА МГВ представляет собой устройство, состоящее из картриджа и ответной части, закреплённой на стеке топлив- ных элементов. Картридж состоит из контейнера с водой и контейне- ра с водород-генерирующим веще- ством (активированным алюмини- ем), помещённых в герметичный кор- пус (см. рис. 2). Корпус герметизирован плёнкой, снимаемой перед использова- ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР ПРОДУКЦИИ CREE (MICROWAVE)