ЛОС-АЛАМОС, Нью-Мексико, 21 января 1998 г. - Новый источник питания для сотовых телефонов и другой портативной электроники должен обеспечивать питание в 50 раз дольше, чем обычные никель-кадмиевые батареи.
Миниатюрные метанольные топливные элементы, созданные в его подвальной мастерской Бобом Хокедеем, сотрудником Лос-Аламосской национальной лаборатории, должны оказать серьезное влияние на рынок аккумуляторов для портативных телефонов в США, который оценивается в 1 миллиард долларов в год в течение двух-трех лет.
«Электроэнергия из углеводородного топлива долгое время была мечтой электрохимиков», - сказал Хокадей.
Микротопливные элементы Hockaday, аналогичные по размеру и цене и вдвое легче никель-кадмиевых батарей, имеют примерно в 50 раз больше энергии.
«Такова природа углеводородного топлива: вы можете нести гораздо больше энергии на фунт», - сказал Хокадей. «Эта специфическая энергия является причиной того, что биологические системы работают на них».
Hockaday начал свою работу с топливными элементами 10 лет назад, а в 1994 году взял предпринимательский отпуск в Лос-Аламосе. Благодаря соглашению о совместных исследованиях и разработках Лаборатория оказала техническую помощь, поскольку Хокадей улучшил характеристики своего топливного элемента. А Управление программы гражданских и промышленных технологий Лаборатории представило Hockaday инвестору Марвину Маслоу, который создал Manhattan Scientifics для поддержки Hockaday и другого партнера CRADA в Лос-Аламосе, Tamarack Storage Devices Inc. из Санта-Фе.
Компания Хокадея, Energy Related Devices Inc., объявила 21 января на церемонии в Лос-Аламосе - лаборатории Министерства энергетики, управляемой Калифорнийским университетом, - что она получит инвестиции в размере 1 миллиона долларов от Manhattan Scientifics Inc., публичная компания, расположенная в Лос-Аламосе и Нью-Йорке.
Инвестиции Маслоу в устройства, связанные с энергетикой, переведут технологию из подвала Хокадея, где он доказал принцип работы устройства, на стадию производства прототипа. Manhattan Scientifics заключила контракт с Energy Related Devices на разработку окончательного прототипа. Маслоу сказал, что планирует работать с Hockaday над созданием альянсов с компаниями из списка Fortune 100, которые смогут быстро вывести продукт на рынок.
«Слабое звено в цепочке электронных устройств - аккумулятор», - сказал Маслоу. «Если изобретение микротопливного элемента сделает то, что мы думаем, оно окажет огромное влияние на жизнь людей во всем мире. Рынок этого изобретения огромен».
Hockaday подсчитал, что микротопливные элементы могут появиться на рынке к концу 1999 года. Он заставил миниатюрные метанольные топливные элементы работать при комнатной температуре, как батареи, и производит милливатт энергии. Теперь он должен превратить устройство в продукт, увеличив мощность до уровней, необходимых для работы сотового телефона: около трех десятых ватта в режиме ожидания и около четырех ватт при разговоре.
«Мы подошли к тому моменту, когда это действительно работает; теперь это просто вопрос грубой инженерии, чтобы провернуть это», - сказал Хокадей.
Микротопливные элементы должны служить не менее 20 лет, в то время как обычные батареи изнашиваются примерно за два года. Больше энергии означает, что пользователи могут оставлять свои телефоны включенными на две недели, а не на один день, и могут разговаривать до 100 часов по сравнению с 2 часами с обычными батареями.
Чтобы заправить микротопливный элемент, пользователи просто заливают 1,5 унции недорогого метанола, вместо того, чтобы ждать день, пока аккумулятор перезарядится.
Топливные элементы также окажут значительно меньшее воздействие на окружающую среду, когда придет время их утилизации, чем обычные батареи.
Усилия Хокадея заключались в том, чтобы преобразовать большие обычные топливные элементы в массовый миниатюрный источник энергии. Потенциальные будущие приложения включают портативные компьютеры, которым требуется около 30 Вт мощности, и другие электронные устройства с низким энергопотреблением.
Топливные элементы работают путем преобразования химической энергии топлива, такого как метанол, в электрическую энергию путем создания цепи, по которой электроны в топливе перемещаются от отрицательного электрода к положительному или окислительному.
Топливные элементы Hockaday не биполярны, то есть все положительные электроды находятся на одной стороне, а отрицательные - на противоположной. Электроды обеспечивают элементарные электрические соединения при малой мощности. Чтобы получить больше энергии, Hockaday использует топливные элементы.
Он владеет тремя патентами и имеет один дополнительный внутренний патент и два международных патента.
Производство будет относительно простым, сказал он. Элементы топливных элементов можно напечатать миллионами на одном листе пластика.
Подвальная мастерская Хокадея, расположенная чуть ниже кухни его дома в пригороде Лос-Аламоса, битком набита самодельным оборудованием. По его оценкам, он вложил в свое изобретение около 25 000 долларов в год.
Хокадей сказал, что уход из Лос-Аламосской национальной лаборатории, где он проработал 10 лет в области диагностической физики, был трудным, но важным для его успеха.
«Выйти и рискнуть доходом своей семьи и всей своей личностью работающего ученого действительно сложно, но я хочу показать другим, что это можно сделать», - сказал он.
Национальная лаборатория Лос-Аламоса имеет текущую исследовательскую программу в области топливных элементов, но исследует другие технологии, чем Хокадей. Исследователи из Лос-Аламоса добились значительных успехов в области технологии топливных элементов с полимерно-электролитной мембраной и исследований новых катализаторов для топливных элементов. Лос-Аламос также сыграл свою роль в недавнем прорыве, который позволил топливным элементам работать на бензине и, таким образом, использовать преимущества существующей газораспределительной системы для автомобильных приложений.