Многие уже привыкли к тому, что современный коптер с электродвигателями способен находиться в воздухе до разряда аккумулятора от нескольких минут до нескольких десятков минут. Этого достаточно для ряда применений, но для многих задач время непрерывного полета желательно увеличить. Исследователи из южнокорейского Университета Postech создали миниатюрный топливный элемент, более мощный на единицу объема, нежели традиционные аккумуляторы - это обещает рост продолжительности полетов для БЛА в ближайшем будущем. 

Новинка - это так называемые топливные элементы SOFC-типа, то есть твердооксидные. Технология известна уже несколько лет, ее основной минус - рабочие температуры от 500 до 1000 C, а плюс в том, что можно обойтись без дорогих платиновых катализаторов. В новых элементах используется пористая сталь в комбинации с тонкопленочным электролитом - технологический процесс выглядит, как формирование ленты, прессование и спекание (tape casting - lamination - cofiring). 

источник рисунка: nature.com

Амальгамирование обеспечивает повышение стойкости электродов и, соответственно, жизненного цикла элементов. Ранее ученые экспериментировали с кремнием, но он не давал необходимой стойкости. 

Новинка выдает порядка 560 мВт мощности на кубический сантиметр при рабочей температуре 550 градусов Цельсия. В Postech уверены, что с такими параметрами новая разработка может стать альтернативой литий-ионным батерям в самых различных устройствах, включая смартфоны и лэптопы. Теоретически, при переходе от современных аккумуляторов к топливным элементам, смартфон можно было бы заряжать не чаще раза в неделю.

Топливный элемент вырабатывает электроэнергию за счет преобразования водорода, точнее водородно-водяной смеси (97% H2 и 3% H2O). В качестве электролита используется, как уже говорилось выше, твердооксидный материал, позволяющий отрицательно заряженным ионам кислорода попадать на анод. На аноде они вступают в реакцию с водородом, в ходе реакции вызвобождаются электроны, которые обеспечивают ток в устройстве, подключенном к топливному элементу. 

Пока что разработка находится на стадии прототипа. Ученые надеются создать менее дорогие и еще более энергоэффективные топливные элементы в ближайшем будущем. 

Топливные элементы уже несколько лет пытаются применять в БЛА, в том числе, в российских разработках. Известны, например, Тахион, Нелк-B8, Инспектор-1 и другие. Как правило, речь идет о водородо-воздушных элементах с платиновым катализатором.  Такие элементы уже несколько лет выпускаются в ряде стран мира, включая Россию. Разработкой подобных элементов занимается, в частности российская компания AT Energy. Окажутся ли новые топливные элементы из Южной Кореи более интересными рынку?