Пaрa нoвыx пaтeнтныx зaявoк, опубликованных на прошлой неделе в США, демонстрирует разработки Apple в области внутренних топливных элементов. В документах описывается, каким образом компания может построить маленькие, легкие, но в то же время более мощные источники питания для портативных устройств.
Первое приложение под названием «Параллельная архитектура топливных элементов» описывает новую организацию элементов питания. Второе приложение, «Уменьшенный вес платы питания» содержит информацию о возможном использовании легкого электропроводящего и коррозийно-стойкого материала для создания элементов питания.
Выписки из документов объясняют, что топливные элементы генерируют электроэнергию путем преобразования водорода и водородосодержащих соединений в электрический ток. Топливные элементы содержат анод, катод и электролит, расположенный между ними.
Катализатор на аноде окисляет водородное топливо и производит положительно заряженные ионы и электроны. В процессе окисления ионы переходят к катоду, блокируя при этом переходы электронов, что приводит к нагрузке топливных элементов.
Ионы рекомбинируют с отрицательно заряженным атомом кислорода на катоде. Получившиеся в топливных элементах продукты распада превращаются в углекислый газ или воду.
Такие элементы питания обычно генерируют низкое напряжение ― от 0.5 до 0.7 вольт, что требует объединения нескольких топливных элементов в один комплекс. Однако это вызывает некоторые проблемы.
Во-первых, такая архитектура может перестать работать, если в связанной цепочке появится хотя бы один разрыв. Топливные элементы питания также могут перестать функционировать из-за деградации электролита или накопления предельного количества воды в аноде или катоде.
Apple решает эту проблему, разрабатывая сразу несколько топливных элементов питания, соединенных параллельной конфигурацией на шине питания. Такая схема увеличивает напряжение, что повышает надежность элемента питания.
Во-вторых, существует проблема, связанная с биполярными пластинами, которые построены из тяжелых материалов. Как правило, это нержавеющая сталь с высокой плотностью. На практике такие источники питания могут оказаться слишком тяжелыми для портативных устройств.
Чтобы решить эту проблему, Apple предлагает организовывать топливные элементы в монополярной конфигурации, что позволит осуществлять обмен электродами между соседними ячейками в системе питания и использовать тонкие, легкие, а главное недорогие монополярные пластины.
Сотрудники Apple часто проводят исследования в области использования альтернативных источников энергии в своих устройствах, чтобы повысить их эффективность и экологию. До водородных элементов питания Apple изучали возможность использования солнечной энергии в портативной электронике.
По материалам: AppleInsider