Zasilanie urządzeń mobilnych

Ponadto ogniwa paliwowe są bardziej przyjazne dla środowiska naturalnego, ponieważ w trakcie wytwarzania energii elektrycznej, metanol ulega rozkładowi na wodę i dwutlenek węgla. Problemem może być natomiast ponowne ładowanie tak skonstruowanych baterii. Nie można ich po prostu podłączyć do gniazdka. Aby uzupełnić zapas energii, trzeba do baterii wstrzyknąć świeży zapas metanolu. Szacuje się, że typowy notebook, zasilany 250 ml zbiornikiem metanolu, może pracować nawet do 12 godzin, co jest trudne do osiągnięcia, stosując klasyczne baterie o podobnej masie.

Zastosowanie ogniw paliwowych w przenośnych urządzeniach elektronicznych pozwala także na oddzielenie przetwornika energii od zbiornika paliwa w systemie ogniwa paliwowego. Biorąc pod uwagę czas ładowania, stwarza to przewagę ogniwa paliwowego nad akumulatorami, wystarczy bowiem napełnić ogniwo paliwem, aby działało, co wymaga minimalnego nakładu czasu; dla porównania - czas ładowania baterii wynosi minimum kilka godzin. Niestety ciągle jeszcze przeszkodą opóźniającą powszechne stosowanie ogniw paliwowych w przenośnych urządzeniach elektronicznych są wysokie ceny ogniw oraz problemy natury technicznej.

Wiele firm pracuje nad ogniwami paliwowymi DMFC od dobrych kilku lat, obiecując co jakiś czas, że rozwiązanie trafi wreszcie na rynek w postaci komercyjnego produktu. Pierwszą jaskółką może być rozwiązanie firmy Toshiba, która zamierza uruchomić w 2009 r. produkcję komputerów przenośnych wyposażonych w ogniwa paliwowe DMFC.

Superkondensatory

Zasilanie urządzeń mobilnych

Zagrożenie przepięciami

Innym ciekawym rozwiązaniem zasilania urządzeń mobilnych może być zastosowanie superkondensatora (supercapacitor), który jest odmianą kondensatora elektrolitycznego o bardzo dużej pojemności elektrycznej.

Superkondensatory różnią się budową - zarówno od ogniw chemicznych, jak i typowych kondensatorów. Nie ma w nich dielektryka, a jego rolę pełnią obszary styku przewodzących elektrod z przewodzącym elektrolitem. Po przyłożeniu napięcia w przewodzącym elektrolicie poruszają się jony, jednak ze względu na niską wartość napięcia nie są w stanie przedostać się do elektrody i pod wpływem pola elektrycznego gromadzą się wokół niej. Na granicy elektrod i elektrolitu tworzą się dwie warstwy, co przypomina naładowany kondensator, w którym energia nie jest zmagazynowana w atomach dielektryka, lecz w przemieszczonych jonach. Dzięki temu, że powstały obszar styku pomiędzy jonami a elektrodami jest nieprzewodzący i bardzo cienki - uzyskuje się bardzo wysoką pojemność.

Główną zaletą superkondensatorów jest bardzo krótki czas ładownia w porównaniu z innymi urządzeniami do przechowywania energii, takimi jak ogniwa elektrochemiczne. Superkondensatory charakteryzują się również dużą trwałością (ok. 10 lat), wysoką liczbą cykli ładowania/rozładowania wynoszącą do 500 000 oraz są znacznie przyjaźniejsze dla środowiska. Dlatego też, używając ultrakondensatorów można uzyskać bardziej opłacalne i niezawodne bezobsługowe rozwiązania, które dodatkowo wyróżniają się zdecydowanie dłuższą żywotnością. Inną ich ważną zaletą w stosunku do ogniw elektrochemicznych jest możliwość pracy w szerokim zakresie temperaturowym, w tym również w niskich temperaturach.

Ultrakondensatory są już stosowane z powodzeniem w systemach teleinformatycznych w aplikacjach mobilnych. Niektóre są montowane wprost na płytkach drukowanych i służą do podtrzymywania napięcia w urządzeniach teleinformatycznych podczas awarii zasilania. Wykorzystanie superkondensatora wymaga rozwiązania wielu problemów niewystępujących w zasilaczach wykorzystujących ogniwa chemiczne. Zasilacz ładujący superkondensator musi bowiem monitorować temperaturę oraz zgłaszane przez elektronikę sygnały alarmowe i oczywiście odpowiednio na nie reagować.

Ochrona urządzeń przenośnych przed przepięciami

Przy zasilaniu przenośnego sprzętu informatycznego warto również stosować ochronę przeciwprzepięciową, co jest uzasadnione tym, że aby doładować baterie, podłączamy się do sieci zasilającej w rozmaitych miejscach.

Jak wiadomo, źródłem przepięć pojawiających się w instalacjach elektrycznych są wyładowania atmosferyczne uderzające w sieć elektroenergetyczną, linię transmisji sygnałów lub w budynek. Innym źródłem przepięć w instalacji elektrycznej mogą być również procesy łączeniowe oraz urządzenia elektryczne. Bez zastosowania odpowiednich urządzeń ochronnych, sprzęt teleinformatyczny w promieniu kilku kilometrów od miejsca uderzenia pioruna może zostać uszkodzony. Przepięcia tzw. wewnętrzne występują częściej od tych spowodowanych wyładowaniami, lecz ich energia jest zwykle mniejsza. Wielu producentów jako zabezpieczenie przed tymi zakłóceniami oferuje rozmaite ochronniki przepięć, które należy stosować również do zasilania urządzeń mobilnych.

Podsumowanie - perspektywy rozwoju

Zasilanie urządzeń mobilnych

Uniwersalna ładowarka umożliwia ładowanie akumulatorów Ni-MH za pomocą zasilacza AC, przewodu USB oraz zasilacza samochodowego.

Urządzenia przenośne w wyniku dynamicznego rozwoju i rosnących wymagań energetycznych (większe wyświetlacze, szybsze procesory itp.) - wymuszają poszukiwanie nowych źródeł energii potrzebnych do ich zasilania.

W urządzeniach mobilnych jako podstawowe źródło zasilania stosuje się różnego rodzaju zasobniki energii. Wśród baterii wykorzystywanych w urządzeniach mobilnych prym wiodą akumulatory litowo-jonowe. Do chemicznych zasobników energii dołączają ostatnio nowe rozwiązania, takie jak: superkondensatory i ogniwa paliwowe. Uniwersalne zasilacze do notebooków gwarantują dodatkowe zasilanie, konwertując zasilanie z zewnętrznego źródła oraz zapewniając ładowanie akumulatorów wewnętrznych. Zasilacze takie są w stanie zamienić każde wejście (np. zapalniczki samochodowej) w źródło energii dla różnych urządzeń przenośnych (notebooki, iPody, telefony komórkowe, przenośne odtwarzacze DVD, PDA itp.) przy zastosowaniu odpowiedniej końcówki.

Aby wydłużyć czas pracy z baterii, producenci starają się również ograniczać zużycie energii. W komputerze przenośnym najwięcej jej zużywają wyświetlacz i procesor. W przypadku wyświetlacza wystarczy zastosowanie czujnika natężenia światła. Gdy zewnętrzne oświetlenie jest słabe, wówczas wyświetlacz nie wymaga mocnego podświetlenia, aby zapewnić odpowiedni kontrast. Nowe generacje procesorów efektywniej wykorzystują energię.

Wydaje się, że dobre perspektywy rysują się przed ogniwami paliwowymi DMFC, w których energia elektryczna powstaje w wyniku reakcji zachodzącej między metanolem, wodą i powietrzem. Dużą zaletą tego typu ogniw jest to, że można je w ciągu kilku sekund zregenerować, instalując nowy pojemnik z metanolem, nie bez znaczenia jest również aspekt ekologiczny. Wiele liczących się producentów urządzeń przenośnych zaangażowało się w badania nad nowymi źródłami energii.


TOP 200