Американские инженеры представили новое поколение микроскопических топливных ячеек, способных стать недорогим, экологически чистым, долгоживущим источником энергии для портативной электроники.

Топливные ячейки, самая перспективная альтернатива батареям, — это электрохимические устройства, в которых водород и кислород, реагируя, генерируют электрическую энергию, тепло, а также воду в качестве побочного продукта.

К сожалению, материалы, используемые сегодня для создания микроразмерных топливных ячеек, хрупки, неэффективны и к тому же дороги.

Основными компонентами новой разработки — микроскопической топливной ячейки, созданной в Йельском университете (США), — стали металлические стёкла — пластичные металлические сплавы, которые всё же более выносливы, чем сами металлы, использующиеся при создании традиционных устройств.

Металлические стёкла могут легко принимать необходимую форму, чему способствует недорогой процесс, в какой-то степени аналогичный тому, что используется для формования пластиков. Подробнее о полученных в исследовании результатах можно узнать из статьи, опубликованной в журнале Small.

Рис. 1. Микротопливная ячейка и цент (фото Yale University).

Сегодня самыми распространёнными материалами, применяемыми в микроскопических топливных ячейках, являются кремний и нержавеющая сталь. Но последняя подвержена коррозии, а кремний не только плохо проводит ток, но ещё и слишком хрупок. Иначе говоря,

эти материалы нуждаются в специальных покрытиях, нанесение которых приводит к удорожанию устройства.

Производство металлических компонентов на наноуровне является ещё более сложным и дорогим. А вот металлические стёкла, по мнению учёных, решают все проблемы.

Металлические стёкла суть твёрдые тела с аморфной структурой, характеризующиеся отсутствием дальнего порядка и наличием ближнего порядка в расположении атомов металлов. Довольно случайное расположение атомов приводит к образованию прочных, как сталь, пластичных и хорошо проводящих материалов, которые в целом предпочтительнее для конструирования микроскопических топливных ячеек.

По словам разработчиков,

для придания металлическим стёклам необходимой формы удалось адаптировать процесс, аналогичный формованию термопластиков, что резко удешевляет конечное изделие. Сами металлические стёкла, ставшие основой для работы, базируются на сплаве циркония и платины. Объём готовой топливной ячейки составил 3 см³.