Уникальный источник питания для чрезвычайных ситуаций
Портативный и полностью автономный источник питания можно использовать в условиях, когда какие-либо иные источники энергии недоступны. Устройство разработали ученые из Национального исследовательского университета МИЭТ в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда, сообщает пресс-служба вуза.
Такие портативные источники энергии незаменимы в случаях, когда необходимо максимально быстро обеспечить питание «спящих» датчиков или средств связи. Например, маячки GPS–ГЛОНАСС, которые должны срабатывать в экстренных случаях: терпящие бедствия экспедиции, нештатные ситуации на авиа-, водном и железнодорожном транспорте, а также в случае возгорания в малоосвоенных лесных массивах. Разработка также сможет найти применение при мониторинге различных природных бедствий и техногенных катастроф, сохраняя работоспособность без подзарядки в течение десяти лет, что актуально для МЧС и других ведомств.
Принцип работы нового источника питания заключается в преобразовании тепла, выделяемого от нанокомпозитного материала, в электричество термоэлектрическим генератором. Этот материал, разработанный учеными Института перспективных материалов и технологий, начинает вырабатывать тепло при его активации (термическим, электрическим или механическим воздействием). Затем происходит передача энергии от термоэлектрического генератора на конденсатор или литий-ионный аккумулятор.
О том, как появилась идея создания такого устройства, «Стимулу» рассказал один из его разработчиков, заместитель директора Института ПМТ по научной деятельности Алексей Дронов: «У нас есть научные коллективы, один из которых занимается разработками и исследованиями в области термоэлектричества и термоэлектрических преобразователей, а другой — новыми нанокомпозитными материалами, в том числе высокоэнергетическими. В ходе дискуссий появилась идея объединить эти два направления. Для этого нужно было разработать материал — источник тепла на основе нанокомпозитного материала и конструкцию термоэлектрического преобразователя для наиболее эффективной конверсии тепла в электрическую энергию».
Разработчики приводят простой пример ситуации, в которой такой прибор жизненно необходим: «Представьте горнолыжный курорт или экспедицию в горы, где всегда есть вероятность сбиться с маршрута или попасть под снежную лавину. Если у туристов есть аварийно-спасательный маячок с предложенным МИЭТ источником питания, то при его активации простым нажатием кнопки или срывом защитной пломбы туристы смогут передать сигнал о своем местонахождении поисковым группам. Такое применение можно сравнить с сигнальной ракетницей, но в современной интерпретации. Условно, новое устройство можно назвать «электронной сигнальной ракетницей».
Разработка на сегодняшний день не имеет аналогов, что позволило получить патент. Главная отличительная черта источника питания — он не требует никакого обслуживания, то есть может находиться в «спящем» режиме более десяти лет, пока не потребуется его активация для передачи энергии. При этом рабочие характеристики устройства с течением времени не ухудшаются, как в случае с солнечными или литий-ионными батареями, у которых происходит, соответственно, ухудшение КПД и емкостных характеристик.
По словам разработчиков, уникальность нового источника питания еще и в том, что тепловая энергия, которая заключена в разработанном их институтом нанокомпозитном материале, может храниться годами в самых неблагоприятных условиях. Такому материалу не страшен ни холод, ни вода.
Результаты испытаний прототипа устройства показали, что генерируемая источником питания энергия достаточна для установления координат питаемого устройства по системам позиционирования GPS и ГЛОНАСС и передачи сигнала бедствия с координатами места наземным или спутниковым станциям связи.
«В ближайшей перспективе мы планируем создать малое предприятие и подать соответствующий проект в Фонд содействия инновациям в программу “ТехноСтарт”. Думаю, через три-четыре года мы сможем подойти к мелкосерийному выпуску таких устройств. О конечной их стоимости говорить пока рано. Могу сказать, что для создания одного экспериментального образца требуется порядка трех тысяч рублей», — рассказал научный сотрудник Института ПМТ Сергей Дубков.