Промышленно-университетская исследовательская организация "Центр сенсоров и актуаторов в Беркли" (Berkeley Sensor & Actuator Center), университет Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley), исследовательское агентство Пентагона DARPA и ряд компаний США работают над любопытным проектом — двигателями Ванкеля размером в считанные миллиметры. Руководит программой MEMS Rotary Engine Power System профессор Альберт Пизано (Albert P. Pisano) из университета Калифорнии. Уже построен целый ряд роторно-поршневых ДВС с поперечником ротора всего в десяток-другой миллиметров и даже — один-три миллиметра с выходной мощностью, соответственно, 4-100 Ватт и 0,026-0,03 Ватта.

Миниатюрные двигатели Ванкеля, по замыслу учёных из университета Калифорнии, можно будет встраивать в бытовую электронику

Какие же "автомобильчики" исследователи намерены приводить в движение этими микро-ДВС? Тут пора пояснить, что MEMS в названии программы означает "микро-электро-механические системы".

Эти необычные ванкели призваны крутить генераторы и давать ток для электронных приборов, различных датчиков (в том числе, работающих "в поле" с военными, скажем, целями), ноутбуков, сотовых телефонов, микророботов и тому подобных электронных устройств.

А этот ротор и вовсе имеет диаметр 3 миллиметра

Казалось бы, чего огород городить с ДВС, имеющим подвижные части? Есть же прекрасные литиево-ионные батареи, совершенствование которых ещё, заметим, продолжается. По мнению профессора Пизано, резон есть. Микроскопические ванкели обладают плотностью энергии примерно 2300 Ватт-часов на килограмм (в случае использования жидкого водорода, как топлива, и с учётом КПД движка 20%), что раз в 7 больше, чем у литиевых аккумуляторов и раз в 14, чем у щелочных батареек. Конечная цель — создание миниатюрных устройств в габаритах и дизайне привычных аккумуляторов (для сотовых телефонов, например), включающих в себя и запас топлива, и ДВС, и генератор. Рассматриваются при этом модели под разные виды топлива (водород, углеводороды, спирты).

Интересно, что для самых маленьких своих движков исследователи предусмотрели оригинальный способ массового производства роторов и корпусов из кремния, способа, чем-то похожего на производство микросхем. Исследование, начатое несколько лет назад, породило массу субпроектов. Целый ряд организаций занимается созданием наилучших технологий, материалов и устройств для формирования топливной смеси, поджига её в столь миниатюрных ДВС, интегрирования генератора прямо в ротор и других подобных задач. Упорству исследователей можно позавидовать. Но сторонникам идеи микроскопических ДВС противостоит другой сильный лагерь — создатели топливных элементов.

Схема "роторной" батарейки

Миниатюризация и повышение технических характеристик последних идёт полным ходом. Предлагаются как варианты под водород, так и установки, в составе которых есть реформер, преобразующий в водород исходное топливо — чаще всего алкоголь.

Вот, к примеру японская фирма Casio в 2002 году создала сверхминиатюрные топливные элементы для ноутбуков и фотокамер по габаритам и соединительным деталям точно соответствующие стандартным аккумуляторам. Элементы дополнены сверхминиатюрными реформерами, вырабатывающими водород из метанола. По заявлениям фирмы, эти элементы легче аналогов по размерам литиево-ионных батарей при значительно большей ёмкости: типичный ноутбук проработает на них 16-20 часов. Casio намеревалась вывести на рынок свои топливные элементы в 2004 году. Пока тихо.

Топливные элементы от Casio, выполненные в форме аккумуляторов для ноутбуков и фотоаппаратов

Было ещё несколько сходных проектов у других компаний (и сроки начала продаж также называли — где-то в 2004-м), но об их массовом распространении также что-то не слышно. И про миниатюрные ванкели свежих и обнадёживающих (в смысле внедрения) новостей, увы, нет.

Может, народ не готов заправлять свои сотовые телефоны спиртом?

Возможно, дело в том, что огнеопасные приборы (всё же спирт, водород…) вызывают некоторые сомнения если не у потребителей, то наверняка хотя бы у авиакомпаний, которые едва ли согласятся пустить человека с таким ноутбуком на борт лайнера. Можно и другие близкие примеры придумать.

Серьёзное ли это препятствие для распространения экзотических "батареек" — покажет время. Но, видимо, в каких-то специфических областях, где соотношение вес/запас энергии критичен — столь необычные проекты найдут своё применение.

© Мембрана