Изображение на экране ноутбука передергивается, появляется надпись "Идет сохранение данных", и оставшиеся шесть часов рейса Нью-Йорк--Москва вы ищете себе другое развлечение. Обычная ситуация: аккумулятор даже самого современного портативного ПК не может работать вечно и на практике уже через два-три часа требует перезарядки. Впрочем, в ближайшее время ситуация обещает кардинально улучшиться: технология получения электричества из спирта, экологически безвредная и крайне эффективная, наконец-то вышла из пеленок. Ее практическая реализация — топливная ячейка — напоминает живой организм, но не имеет движущихся частей, а потому не шумит. Она "потребляет" водород или углеводороды и кислород и дает на выходе энергию, газ и воду. Простейшая топливная ячейка — протонная мембрана — это "бутерброд" из двух электродов и тончайшей (50 микрон) сетки из политетрафторэтилена (в быту известен как тефлон). Поступающие в ячейку атомы водорода расщепляются на платиновом катализаторе на протоны и электроны. Первые окисляются на воздухе и превращаются в воду. А оставшиеся на свободе электроны образуют электрический ток. По сути, идущая реакция идентична замедленному горению водорода, но из-за мембраны, разделяющей ячейку, в ней выделяется не свет и тепло, а электричество. Но в ячейку можно заливать и капли метилового спирта (хотя он и ядовит, зато не взрывается), но тогда на каждый катализатор понадобится больше платины, и ячейка выйдет дороже.
Топливная ячейка больше похожа не на аккумулятор, а на бензобак. Поэтому перезарядка выглядит как на дороге: вы отвинчиваете пробку на корпусе своего устройства и заливаете внутрь спирт. Достигнутые на сегодня успехи в экспериментах по производству топливных ячеек не могут не воодушевлять. Так, состоявшаяся в начале ноября обкатка бесшумного электромопеда с метаноловым энергоисточником, созданного американской компанией Manhattan Scientifics, показала, что машина преодолевает почти 200 км на скорости 56 км/ч, расходуя при этом всего 5 л спирта. Еще более сенсационные вести пришли из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Там ученые разработали топливную ячейку площадью в 6,5 кв. см и толщиной 2,5 мм. Стопки метанола хватает, чтобы она поддерживала работу ноутбука в течение 20 часов.И все же, несмотря на блестящие результаты, у разработчиков топливных ячеек остается множество нерешенных проблем. Во-первых, для эффективной работы спиртовой ячейки на метиловом спирте все же необходимо предварительно извлечь из него водород, который, собственно, и дает ячейке энергию. Работавшие над этой проблемой американские ученые из лаборатории Pacific Northwest изобрели портативный перегонный куб. Заправленный метанолом под завязку, этот аппарат с ребром 5 см выдает на-гора сырье для топливной ячейки мощностью 25 Ватт в течение двух недель. Традиционный литий-ионный аккумулятор с такой же производительностью весил бы около 10 кг, что в десять раз больше массы чудо-куба и ячейки вместе взятых. В принципе разработка Pacific Northwest сгодилась бы в качестве источника энергии для портативных ПК, если бы не высокая температура реакции в ее недрах — 400 градусов. Но это еще не все: вместе с требующимся водородом огнеопасный куб источает и губительный для топливной ячейки монооксид углерода (CO). Ученые намерены бороться с недостатками своего детища, добавляя в горючее кислород и совершенствуя теплоотвод.
Впрочем, существует и другой путь повышения эффективности топливных ячеек — увеличить площадь электродов, доступную для химической реакции. В течение десяти лет материаловеды видели ключ к решению этой проблемы в использовании нанотрубок — своеобразных структур атомов углерода в форме очень тонких рулонов. Суммарная площадь поверхности россыпи нанотрубок огромна, но затолкать молекулы газов в их отверстия диаметром несколько нанометров оказалось непросто. Решения этой проблемы недавно добился сотрудник лаборатории компании Nec Сумио Идзима (Sumio Iijima), один из первооткрывателей нанотрубок (1991 год). Он использовал в качестве "капилляров" топливных ячеек нанорожки — конусы, в которые скатываются нанотрубки. Действительно, молекуле гораздо проще задержаться в расширенном основании нанорожка, чем в узкой нанотрубке. В результате ноутбуки, использующие аккумуляторы на новых "экономичных" ячейках, теоретически способны работать до нескольких дней от одной заправки.
Прогнозы насчет масштабного производства топливных ячеек у разных производителей разные. Автомобильная промышленность готовится к переходу на новую технологию в 2007 году. А в компании Nec, например, полагают, что ячейки "созреют" уже к 2003-2005 годам. Впрочем, за скачками лабораторных открытий еще должна подтянуться обслуживающая индустрия — розничные магазины, автозаправки. И вполне вероятно, что лет через пять в самолетах вместе с виски и содовой будут разносить и небольшие емкости с метанолом специально для владельцев ноутбуков. Главное — не перепутать бокалы.