Роторно-поршневые ДВС заменяют батареи мобильных устройств

Параметры аккумуляторов для бытовой электроники постоянно улучшаются, но потребителям этого мало. Давай, мол, революцию, хотим работать на своих ноутбуках целые сутки без подзарядки. Учёные дают оригинальный ответ на эти требования — создают ДВС для компьютера.

Промышленно-университетская исследовательская организация "Центр сенсоров и актуаторов в Беркли" (Berkeley Sensor & Actuator Center), университет Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley), исследовательское агентство Пентагона DARPA и ряд компаний США работают над любопытным проектом — двигателями Ванкеля размером в считанные миллиметры.

Руководит программой MEMS Rotary Engine Power System профессор Альберт Пизано (Albert P.

 

 

Pisano) из университета Калифорнии.

Уже построен целый ряд роторно-поршневых ДВС с поперечником ротора всего в десяток-другой миллиметров и даже — один-три миллиметра с выходной мощностью, соответственно, 4-100 Ватт и 0,026-0,03 Ватта.

Какие же "автомобильчики" исследователи намерены приводить в движение этими микро-ДВС? Тут пора пояснить, что MEMS в названии программы означает "микро-электро-механические системы".

Эти необычные ванкели призваны крутить генераторы и давать ток для электронных приборов, различных датчиков (в том числе, работающих "в поле" с военными, скажем, целями), ноутбуков, сотовых телефонов, микророботов и тому подобных электронных устройств.

	А этот ротор и вовсе имеет диаметр 3 миллиметра (фото с сайта me.berkeley.edu).

Казалось бы, чего огород городить с ДВС, имеющим подвижные части?

Есть же прекрасные литиево-ионные батареи, совершенствование которых ещё, заметим, продолжается.

По мнению профессора Пизано, резон есть. Микроскопические ванкели обладают плотностью энергии примерно 2300 Ватт-часов на килограмм (в случае использования жидкого водорода, как топлива, и с учётом КПД движка 20%), что раз в 7 больше, чем у литиевых аккумуляторов и раз в 14, чем у щелочных батареек.

Конечная цель — создание миниатюрных устройств в габаритах и дизайне привычных аккумуляторов (для сотовых телефонов, например), включающих в себя и запас топлива, и ДВС, и генератор.

Рассматриваются при этом модели под разные виды топлива (водород, углеводороды, спирты).

Россыпь 1-миллиметровых роторов и корпусов для них экспериментаторы "печатают" словно пирожки — из единой заготовки (фото с сайта me.berkeley.edu).

Интересно, что для самых маленьких своих движков исследователи предусмотрели оригинальный способ массового производства роторов и корпусов из кремния, способа, чем-то похожего на производство микросхем.

Исследование, начатое несколько лет назад, породило массу субпроектов.

Целый ряд организаций занимается созданием наилучших технологий, материалов и устройств для формирования топливной смеси, поджига её в столь миниатюрных ДВС, интегрирования генератора прямо в ротор и других подобных задач.

Упорству исследователей можно позавидовать. Но сторонникам идеи микроскопических ДВС противостоит другой сильный лагерь — создатели топливных элементов.

Схема "роторной" батарейки (иллюстрация с сайта darpa.mil).

Миниатюризация и повышение технических характеристик последних идёт полным ходом. Предлагаются как варианты под водород, так и установки, в составе которых есть реформер, преобразующий в водород исходное топливо — чаще всего алкоголь.

Вот, к примеру японская фирма Casio в 2002 году создала сверхминиатюрные топливные элементы для ноутбуков и фотокамер по габаритам и соединительным деталям точно соответствующие стандартным аккумуляторам.

Элементы дополнены сверхминиатюрными реформерами, вырабатывающими водород из метанола.

По заявлениям фирмы, эти элементы легче аналогов по размерам литиево-ионных батарей при значительно большей ёмкости: типичный ноутбук проработает на них 16-20 часов.

Casio намеревалась вывести на рынок свои топливные элементы в 2004 году. Пока тихо.

Топливные элементы от Casio, выполненные в форме аккумуляторов для ноутбуков и фотоаппаратов (фото с сайта world.casio.com).

Было ещё несколько сходных проектов у других компаний (и сроки начала продаж также называли — где-то в 2004-м), но об их массовом распространении также что-то не слышно. И про миниатюрные ванкели свежих и обнадёживающих (в смысле внедрения) новостей, увы, нет.

Может, народ не готов заправлять свои сотовые телефоны спиртом?

Возможно, дело в том, что огнеопасные приборы (всё же спирт, водород…) вызывают некоторые сомнения если не у потребителей, то наверняка хотя бы у авиакомпаний, которые едва ли согласятся пустить человека с таким ноутбуком на борт лайнера. Можно и другие близкие примеры придумать.

Серьёзное ли это препятствие для распространения экзотических "батареек" — покажет время. Но, видимо, в каких-то специфических областях, где соотношение вес/запас энергии критичен — столь необычные проекты найдут своё применение.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru