ЕЭС кристалла

Каждой микросхеме - свой электрический генератор?
24.07.2017
По информации Федерального технологического института Швейцарии

В лабораториях Федерального технологического института Швейцарии и компании IBM Research в Цюрихе создана крошечная проточная батарея на кристалле. Вполне возможно, что именно такие встроенные источники будут питать электронику будущего.

Изготовленный в лаборатории образец имеет толщину всего 1,5 мм. Когда через микробатарею прокачивается заряженный жидкий электролит двух видов, в ней идёт электрохимическая реакция с выработкой электрической энергии. Учёные предлагают объединять подобные источники тока и кремниевые кристаллы в стопки, чередуя их. И тогда прокачиваемый сквозь батарею электролит будет не только питать систему, но и охлаждать её.

До сих пор проточные батареи использовались в основном в больших стационарных установках, например, для запасания непостоянной ветровой энергии. «Мы первыми построили столь малую проточную батарею и применили объединённый энерготеплоноситель», - объяснил аспирант института Джулиан Маршевский.

Следует отметить, что проточная батарея при работе заметно греется. Впрочем, как показали эксперименты, теплоёмкости электролита вполне достаточно для охлаждения самой электрохимической ячейки и десятка окружающих её микросхем.

С выработкой электроэнергии сложнее. Плотность генерируемой мощности выходит довольно высокая - 1,4 Вт на квадратный сантиметр поверхности. После вычета энергии, необходимой для прокачки жидкости (собственные нужды), можно говорить о величине 1 Вт/см2. Однако современные микропроцессоры потребляют на порядок большую удельную электрическую мощность, поэтому в реальной системе потребуется пойти на какой-то компромисс или применять специальные энергоэкономные микросхемы.

Согласно разработчикам, сложнее всего оказалось построить такую конструкцию, чтобы минимизировать затраты энергии на прокачку жидкости. Для подвода электролита к мембране была выбрана система сходящихся клинообразных каналов. Её моделировали в полимере с помощью 3D-принтера.

Читайте другие наши материалы