Зачем изобрели мобильник? Чтобы быть всегда на связи
30.11.2021
НАША СПРАВКА
Елена Ракитянская приехала на учебу в Обнинск из Ставропольского края. В школе хорошо училась - аттестат получила с двумя четверками, остальные пятерки. Учится в Институте атомной энергетики - филиале Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», будущий специалист по электронике и автоматике физических установок. Предложенный проект - ее первая серьезная научная работа.
Елена Ракитянская приехала на учебу в Обнинск из Ставропольского края. В школе хорошо училась - аттестат получила с двумя четверками, остальные пятерки. Учится в Институте атомной энергетики - филиале Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», будущий специалист по электронике и автоматике физических установок. Предложенный проект - ее первая серьезная научная работа.
Новая забота
С тех пор как в нашу жизнь вошли мобильные устройства, возникла и новая забота - не забывать вовремя их подзаряжать, чтобы не остаться без связи. Проблема в том, что наука пока не изобрела легких и достаточно емких аккумуляторов. Аккумуляторы, использующиеся сегодня в телефонах, хотя и совершенствуются, все еще не способны давать энергию длительное время. Весь срок - в лучшем случае лишь несколько дней. Вот и приходится создавать всевозможные зарядные приборы, и за много лет их во всем мире сконструировали немало, но до идеального еще не дошли.Как приблизить такую возможность, задумалась студентка из Обнинского ИАТЭ Елена Ракитянская. И подала на конкурс «УМНИК» Фонда содействия инновациям (по направлению «Ресурсосберегающая энергетика») свой проект: «Разработка универсального мобильного устройства, предназначенного для экстренной подзарядки смартфона». В ближайшее время проекту предстоит экспертиза, которую проводят члены жюри АИРКО, координирующего проведение конкурса в нашем регионе.
Елена разрабатывает чехол для телефона, оснащенный термоэлектрическим генератором. Генерация электроэнергии в нем происходит за счет преобразования разности температур смартфона (при использовании, хоть и не сильно, он нагревается) и окружающей среды. Энергия должна накапливаться в аккумуляторе малой емкости, который также встроен в чехол. Учитывая малые размеры компонентов, заряда будет хватать всего процентов на 20 от необходимого полного заряда, но это поможет потребителям избежать ситуаций, когда телефон отключается, не дождавшись окончания рабочего дня. То есть исчезнет необходимость носить с собой внешний накопитель энергии. Купи правильный чехол и забудь о подзарядке!
Аналоги не автономны, их надо заряжать
Сопоставляя свой проект с существующими в мире аналогами, Елена выяснила, что чехлы-аккумуляторы действительно обеспечивают более длительное пользование связью, но все же стоимость их высоковата, составляет до половины цены телефона. К тому же они имеют существенный недостаток - даже чехлы известных брендов сами требуют зарядки. И Apple Smart Battery Case, и EXEQ нуждаются в своевременной подзарядке отдельно от телефона. Получается, что с их использованием идея автономной работы смартфона фактически теряет свой смысл.Можно сделать вывод - именно проект обнинской студентки призван радикально облегчить жизнь пользователей.
Сейчас автору предстоит сделать массу расчетов, чтобы найти наиболее удачный вариант термоэлектрогенератора и его оптимального расположения для эффективного использования разности температур, подобрать материалы для рабочей модели будущего чехла, чтобы изделие не слишком увеличило габариты и вес телефона (даже 100 г - уже немало!), обдумать форму чехла, зависящую от модели телефона. И, конечно, нужна гарантия удобства и безопасности. Понятно, что результат получится не бесплатный, но все же, чтобы успешно конкурировать на рынке, цена не должна оказаться высокой.
Мобильная связь у каждого в кармане - одно из самых ярких изобретений человечества, круто изменивших общение во всех сферах. В перспективе его влияние на жизнь возрастет еще сильнее. Поэтому так важны все усилия по совершенствованию этого достижения.
Открытию 200 лет
Еще в 1821 году немецкий физик Зеебек обнаружил, что температурный перепад вдоль двух разнородных проводников может производить электричество. На основе этого эффекта были созданы термоэлектрогенераторы - устройства, напрямую превращающие тепловую энергию в электрическую.Они кардинально отличаются от других генераторов - не имеют движущихся частей, а значит, практически не изнашиваются, обеспечивая уникально высокий уровень надежности - до 25 лет эксплуатации. Для них не требуется топливо - нет дыма или других экологически вредных выбросов, не нужны никакие турбины, значит, не бывает никакого шума. Нужна только разница температур.
Почему же при таких очевидных преимуществах это замечательное устройство мало распространено в повседневной жизни? Причина в дороговизне и низком КПД - обычно 8-10 процентов. Если же энергии требуется много, приходится создавать целую батарею устройств, объемную и тяжелую. Поэтому термоэлектрогенераторы применяются, как правило, лишь в экстремальных случаях, когда другие способы недоступны, например, на газопроводах в удаленных местностях Крайнего Севера. Или в космосе - скажем, на марсоходах энергия вырабатывалась за счет тепла, выделяемого при распаде радиоактивного элемента плутония. Подобные же источники питания стоят на космических аппаратах, отправленных для исследования далеких от нашего светила регионов Солнечной системы.
И вот сегодня, через 200 лет после обнаружения эффекта, ученые взялись за его внедрение в жизнь миллионов людей, пользующихся самым распространенным средством связи - мобильными телефонами.