Неделями без подзарядки
Компания Apple придумала, как радикально увеличить время автономной работы своих смартфонов iPhone и других мобильных устройств. Она предложила использовать вместо обычных литиевых аккумуляторов топливные элементы на водороде, о чем говорится в ее патенте с номерами 9917340 и 8980491 под названием «Портативное вычислительное устройство для внешнего управления топливными элементами» (Portable computing device for external fuel cell control). В документе отмечено, что на одном заряде такой ячейки гаджет сможет работать несколько недель.
Топливный элемент — это электрохимическое устройство, преобразующее исходные вещества (топливо) в электрический ток. Особенность элемента заключается в том, что топливо, на котором он работает, можно загружать извне порциями, по мере его расходования. В водородном элементе ток возникает в ходе химической реакции между водородом и кислородом из воздуха.
Свой новый патент Apple подала в американское патентное бюро (USPTO) еще 28 июня 2018 г. С того момента компания выпустила два поколения своих смартфонов (iPhone Xs и iPhone 11), и в каждом использовались литиевые батареи.
В списке авторов документа числятся шесть американских ученых, у каждого из которых уже есть несколько патентов, так или иначе связанных с топливными элементами. Это в первую очередь Брэдли Спейр (Bradley Spare), Виджей Айер (Vijay Iyer) и Джин Ли (Jean Lee), которым приписывают авторство патента на «Систему топливных элементов, соединенную с портативным вычислительным устройством» (Fuel cell system coupled to a portable computing device, номер 8980491 от 3 сентября 2015 г.). Он тоже принадлежит Apple и, как сообщал CNews, тоже описывает внешний элемент питания для портативной электроники, получающий электрическую энергию из водорода и его соединений.
О подзарядке iPhone можно будет не вспоминать днями напролет
Оставшиеся три автора нового документа Apple – это Грегори Тайс (Gregory Tice), Майкл Хиллман (Michael Hillman) и Дэвид Саймон (David Simon).
Преимущества и недостатки водородных элементов питания
Топливные элементы на водороде действительно способны существенно дольше держать заряд в сравнении со своими литиевыми «родственниками». Помимо этого, они гораздо более экологичны, как при производстве, так и при использовании и утилизации. Побочный продукт от преобразования водорода в электричество – обычная вода.
Изображение из нового патента Apple. На нем зачем-то упомянут старый разъем MagSafe для MacBook
Водородные топливные ячейки используются в ряде современных электромобилей, например, в Toyota Mirai. Массовыми эти транспортные средства назвать пока нельзя ввиду полного отсутствия глобальной инфрастуктуры – к примеру, нет специализированных заправочных станций.
Кроме того, водород как газ отличается низкой плотностью – для хранения при комнатной температуре обычном давлении объема водорода, способного выделить столько же энергии, сколько и бак бензина, то такая емкость будет иметь в 800 раз больший объем в сравнении с бензобаком.
Зачем на самом деле Apple понадобился водород
В своем патенте Apple тоже указывает на трудности с хранением больших запасов водорода в небольших ячейках, и она работает над этой системой. Но ее первостепенная цель – не сделать iPhone и MacBook более экологичными и долгоиграющими.
В описании патента она рассматривает и политические проблемы, которые и побудили ее к началу исследований в этом направлении. Документ гласит, что использование водорода как альтернативного источника энергии позволит США (Apple – американская компания) в значительной степени снизить уровень своей зависимости от государств Ближнего Востока.
Отказ от литий-ионных батарей в iPhone напрямую связан с геополитикой
Именно эти страны в настоящее время являются главными экспортерами лития – основного сырья для производства литий-ионных и литий-полимерных батарей, использующихся в самой разной технике – ноутбуках, планшетах, смартфонах, портативных аккумуляторах и т. д.
«Непрекращающаяся зависимость нашей страны от ископаемого топлива вынудила наше правительство поддерживать сложные политические и военные отношения с нестабильными правительствами на Ближнем Востоке, а также подвергло наши береговые линии и наших граждан опасностям, связанным с морским бурением», – говорится в патенте Apple.
Почему до сих пор нет смартфонов на водороде
В обоих своих патентах, описывающих использование водорода для работы мобильных устройств, Apple указывает, что разработать достаточно компактный топливный элемент, который можно было бы поместить непосредственно в само портативное электронное устройство – это достаточно сложная задача на сегодняшний день. Она требует значительных ресурсов и человеко-часов. Еще одна сложность – сделать такой топливный элемент недорогим и сопоставимым по себестоимости и итоговой цене с литиевыми аккумуляторами.
Также в патентах нет информации о том, насколько конкретно более эффективны водородные аккумуляторы в плане автономности работы устройств на фоне литиевых. Apple также не уточняет, как пользователю придется утилизировать продукт переработки водорода – воду. Сроки появления первых топливных элементов для гаджетов, даже примерные, Apple не назначает.
Источник: www.cnews.ru