Разделы

Техника

В IBM придумали чип на жидком топливе

Разработчики IBM приспособили проточные аккумуляторы, где энергию производит циркулирующий электролит, под компактный формат микросхем. При этом поток электролита способен одновременно питать и охлаждать микросхему. Использование этих батарей вместо литиево-ионных может сделать смартфоны гораздо компактнее.

IBM создала новый аккумулятор

IBM создала батарею, которая одновременно питает и охлаждает микросхемы. Она представляет собой очень компактный проточный редокс-аккумулятор. В качестве жидкого топлива в нем используется электролит, который и выступает охлаждающим агентом. Разработкой занимался исследовательский центр IBM в Цюрихе при содействии Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

Преимущества компактности

По размеру проточный аккумулятор IBM меньше литиево-ионных, которые сейчас используются в мобильных устройствах. Он доложен значительно сэкономить место внутри корпуса смартфона или планшета. Также пространство освобождается за счет того, что батарея берет на себя функцию охлаждения. Применение таких элементов может привести к миниатюризации мобильной техники.

По словам Димоса Пуликакоса (Dimos Poulikakos), профессора термодинамики из Цюриха, обычно проточные батареи имеют крупные размеры и используются в основном на ветряных фермах или солнечных электростанциях для хранения полученной энергии. Команда Пуликакоса утверждает, что до них никто не создавал настолько компактной проточной батареи, в которой сочетались бы функции питания и охлаждения.

Как правило, размер аккумулятора зависит от того, как много энергии он вмещает: больше энергии – больше размер. Но в случае с проточной батарей электролит можно заливать извне, сохраняя сам аккумулятор компактным. Для зарядки, например, смартфона, где стоит такой элемент, будет достаточно перезалить отработавший свое электролит.

Проточный аккумулятор от IBM способен одновременно питать и охлаждать микросхему

Аккумулятор IBM производит порядка 1,4 Вт электроэнергии на 1 см². Разработчики уверяют, что это рекорд для батареи такого маленького размера. Насос, который качает электролит, расходует около 400 мВт. Для работы микросхемы остается порядка 1 Вт. По словам ученых, в настоящий момент прототип батареи дает слишком мало энергии для работы смартфона, производителям предстоит его доработать.

Процесс выработки энергии

4 уровня управления: как происходит цифровая трансформация в экосистемной компании
Цифровизация

Проточный аккумулятор состоит из нескольких слоев общей толщиной 1,5 мм. Монтировать такие аккумуляторы с чипами разработчики планируют также послойно: пластинка батареи, потом пластинка чипа, потом опять батареи и т. д.

В самом аккумуляторе два внешних слоя представляют собой системы каналов, выполненных из полимеров с помощью 3D-печати. Самая удачная конфигурация, по мнению разработчиков, это клиновидные конвергентные каналы. Два внутренних слоя являются пористыми, они состоят из электродов – слой положительных и слой отрицательных. Между ними лежит мембрана.

Электролит подается по замкнутой системе, оснащенной помпой. С помощью внешних каналов электролиты продавливаются через электроды. Их химический состав зависит от того, на какой уровень они поступают. Обычно в качестве электролитов используются растворы металлических солей. Попадая в другой слой, электролиты смешиваются, благодаря чему начинается электрохимическая реакция, в ходе которой производится электроэнергия.

Схема циркуляции электролита в проточном аккумуляторе

Как происходит охлаждение

Как автоматизировать управление рисками ИБ в банке
ИТ в банках

Одновременно с питанием микросхемы, циркуляция электролита способна ее охладить, поскольку поверхности чипа и батареи соприкасаются. Тепловой выброс от химической реакции достаточно незначителен, чтобы не препятствовать охлаждению.

Разработчики утверждают, что охлаждающая способность аккумулятора, на самом деле, даже является избыточной. Поток электролита может рассеять в несколько раз больше тепла, чем то, которое генерирует устройство, питаемое этим же потоком.

Валерия Шмырова