Mniej więcej trzy-cztery lata temu zaczęły się pojawiać pierwsze prasowe wzmianki o miniaturowych ogniwach przeznaczonych do zasilania urządzeń przenośnych. Z kolei na tegorocznych targach CeBIT firma NEC pokazała prototyp telefonu z niewielkim ogniwem paliwowym. Cały projekt pod nazwą Flask, wystawiany na stoisku tej japońskiej korporacji, był stylistyczną przymiarką do tego, jak mogą wyglądać urządzenia mobilne w najbliższej przyszłości. Popatrzmy więc, czym są owe tajemnicze minielektrownie.
Czysta energia
Nie wdając się w szczegóły: ogniwo paliwowe to urządzenie przetwarzające zgromadzoną w paliwie energię chemiczną bezpośrednio na prąd elektryczny. Sama konstrukcja mechanizmu paliwowego jest wyjątkowo prosta. Ogniwo składa się bowiem z dwóch elektrod – anody i katody – oddzielonych półprzepuszczalną membraną, która pozwala wyłącznie na przepływ jonów wodoru i jednocześnie blokuje elektrony. Na katodzie dochodzi do reakcji chemicznej z tlenem pochodzącym z otoczenia. W efekcie wymuszony zostaje przepływ prądu elektrycznego. Niejako przy okazji wydzielany jest także produkt uboczny – woda. Oczywiście przedstawiony schemat działania ogniwa nie jest zbyt precyzyjny, niemniej wynika z niego wyraźnie, że konstrukcja ogniw nie jest skomplikowana, a wytwarzany przez nie prąd jest czysty pod względem ekologicznym.
Komórka na alkohol
Pierwsze ogniwo paliwowe zasilane wodorem i tlenem skonstruowane zostało w 1842 roku przez Sir Williama R. Grove’a. Ów Anglik, budując swoje ogniwo, potwierdził wcześniejsze teoretyczne prace i odkrycia niemieckiego uczonego Christiana Friedricha Schönbeina. W przypadku współczesnych ogniw paliwowych ze względów bezpieczeństwa stosuje się inne niż wodór paliwa, ale główna zasada ich pracy pozostaje taka sama – jest nią reakcja utleniania.
Do niedawna głównym problemem dla konstruktorów było opracowanie małych i wydajnych ogniw, które mogłyby zasilać urządzenia przenośne, takie jak wspomniane telefony komórkowe, Z większymi elektrowniami paliwowymi inżynierowie nie mieli kłopotów. Podczas prac nad miniaturyzacją ogniw okazało się, że jako paliwo dobrze sprawdza się metanol, czyli alkohol metylowy. Reakcja utleniania w ogniwie była na tyle powolna, że np. telefon mógł działać przez co najmniej tydzień, a wydajność ogniwa dochodziła nawet do 70%. Ostatnią przeszkodą do pokonania na drodze do całkowitej miniaturyzacji ogniw było opracowanie polimerowej membrany, która nie zajmowałaby dużo miejsca.
Czas na mini
Nad miniaturowymi ogniwami paliwowymi napędzanymi metanolem pracuje obecnie kilka firm. Jednym z przodujących w tej dziedzinie przedsiębiorstw jest wspomniany na początku NEC. W marcu na konferencji w Tokio zaprezentował on telefon komórkowy i notebooka z małymi ogniwami. Dwunastowoltowa bateria do laptopa ważyła 400 gramów i generowała 18 watów mocy, co wystarczało do zasilenia niewielkiego komputera przenośnego przez szesnaście godzin po jednokrotnym napełnieniu jej metanolem. Miniaturowa bateria do telefonu komórkowego dostarczała trzy waty mocy i generowała napięcie o wartości 6 woltów. Czas pracy podczas rozmowy przez komórkę wynosił 72 godziny i 240 godzin podczas czuwania – a wszystko to na 100 ml alkoholu metylowego.
Ten sam typ ogniwa paliwowego, który pokazano w Tokio, zaprezentowano również na Cebicie. Wmontowano go w stylizowany telefon komórkowy Flask. Firma NEC zapewnia, że gotowa jest już do rozpoczęcia masowej produkcji małych ogniw do komórek. Teraz chce swoim pomysłem zainteresować świat mody. Seria Flask ma zaś zrobić wrażenie na osobach nie tylko lansujących trendy we wzornictwie przemysłowym, ale również artystach projektujących dodatki do strojów – w tym telefony dla kobiet. Urządzenia z ogniwami paliwowymi nie są tanie, więc NEC liczy na to, że dobra stylistyka aparatów sprawi, że nowe gadżety będą po prostu modne. Ze zdobytych przeze mnie na Cebicie nieoficjalnych informacji wynika, że produkcja stylizowanych telefonów 3G z ogniwami paliwowymi ruszy pod koniec tego roku.
