Все это сложное устройство внутри кроссовки питается от аккумулятора, спрятанного под стелькой. Заряда хватает всего на 100 часов работы, поэтому после бега кроссовки лучше выключать специальной кнопочкой. Аккумулятор стандартный, стоит около 3 долларов США. Менять его придется через каждые 1000 км — если, конечно, вы к тому времени не купите новую пару обуви.

«Ходить в «умных» кроссовках мне понравилось, — сообщает далее корреспондент. — Когда я переходил, например, с бетона на землю, подошва становилась ощутимо тверже, и это было весьма приятно. А вот бегать в таких кроссовках неудобно. Стоило ускориться, как возникало ощущение, что задняя часть ботинка словно «проваливается» вниз, а корпус тянет назад»…

В общем, недоработка конструкции налицо. Тем не менее, с декабря 2004 года компания Adidas уже начала продажу «интеллектуальных» кроссовок по 250 долларов за пару.

Речь, конечно, не об обычной батарейке или аккумуляторе, а о топливном элементе нового поколения, о котором рассказал мне заместитель директора Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, профессор, доктор технических наук Анатолий Федорович Вяткин.

— Но ведь топливные элементы известны уже довольно давно, — удивился я. — Их применяют, например, на космических кораблях, поскольку для бытовой техники или автомобилей такие элементы пока дороги…

— Все правильно, — подтвердил Анатолий Федорович. — Научный мир уже давно озабочен созданием дешевых и, главное, безвредных источников энергоносителей. Принцип так называемого «холодного горения», на котором основана работа топливного элемента, известен с 1839 года. И с тех пор изыскания возможности получения электроэнергии химическим путем, конечно, продвинулись далеко вперед… Однако до производства в промышленных масштабах дело пока не доходит…

Такое положение, по мнению А.Ф. Вяткина и его коллеги, старшего научного сотрудника института, кандидата технических наук В.В. Старкова сложилось по нескольким причинам. Пожалуй, главная состоит в том, что производство топливных элементов ныне очень дорого, а сами они по своим габаритам и весу лишь немногим отличаются от обычных аккумуляторов. Конечно, кто же будет ставить топливные элементы, например, в автомобиль, если они в 2–3 раза повысят его стоимость?

Кроме того, обычные топливные элементы используют в качестве топлива чистые водород и кислород; их тоже нужно получить, где-то хранить, а это очень пожароопасные вещества…

Схема, поясняющая, как нашим ученым удалось превратить стандартный набор пластин обычного топливного элемента (внизу) в полупроводниковую структуру из микропленок (вверху). Структура показана при сильном увеличении электронного микроскопа.

Однако вспомним, в свое время и обычные батареи и аккумуляторы были весьма громоздки, дороги и небезопасны. А сейчас не редкость аккумуляторы, которые допускают тысячи циклов перезарядки, а по весу и цене мало отличаются от тех же одноразовых батареек. Такое стало возможным после того, как была разработана простая и дешевая технология их производства.

Нечто подобное предлагают наши ученые создать и для топливных элементов.

— Вспомните, когда-то в наших вычислительных машинах, радиоприемниках и магнитофонах использовались радиолампы и транзисторы, — вступил в разговор Виталий Васильевич Старков. — Они были малоэкономичными, громоздкими и ненадежными. Ныне же, когда в них используют микросхемы, электронные приборы стали совсем другими — компактными, долговечными, недорогими. Так давайте же тогда микроэлектронную технологию применим и к производству топливных элементов…

Конечно, сказать куда легче, чем сделать. Но у моих собеседников слова не разошлись с делом. В течение нескольких лет, используя в общем-то стандартные приемы микроэлектронного производства, им удалось создать технологию получения топливных элементов нового поколения.

Главной «изюминкой» в их разработке является использование структур из макропористого кремния. То есть, говоря попросту, исследователям удалось создать некое молекулярное «сито», имеющее заранее заданный размер и форму пор в нем.

— Это «сито» удобно уже тем, что, используя его вместо обычного, мы увеличиваем площадь поверхности структур, на которых происходит реакция, до 250 кв. м на каждый грамм вещества, что в десятки раз больше, чем у обычных плоских поверхностей, — пояснил Старков. — За счет этого можно существенно уменьшить физические размеры топливного элемента. Скажем, вот перед вами экспериментальный образец пластины для показа студентам. Ее размер 10x10 см. Теперь мы можем уменьшить ее площадь в 40 раз. И это еще не все…

Такое молекулярное «сито», как показали эксперименты, может быть дополнено палладиевой пленкой-мембраной, способной сепарировать водород из углеводородистых смесей. То есть, говоря проще, теперь на том же автомобиле можно оставить обычный бензобак, а топливная установка сама будет добывать необходимый ей водород из бензина и вырабатывать с его помощью электричество для работы электромотора.

Новый топливный элемент будет состоять всего из двух деталей: собственно преобразователя-микрочипа и баллончика с топливом. В итоге получается устройство, которое в зависимости от выходной мощности запросто может быть встроено не только в автомобиль, но и уменьшено до размеров аккумуляторов в том же ноутбуке. Стоить же оно будет дешевле все тех же аккумуляторов, поскольку замена кремниевым чипом графитовых электродов с паладиевым и серебряным покрытием, которые сегодня составляют приблизительно 60 % от стоимости всего топливного элемента, приведет к массовому производству подобных источников энергии.

Пользоваться же топливными элементами будет очень просто. Представьте себе геологов в глухой тайге, туристов в дальнем походе или группу спецназа, выполняющую особое задание. Ныне им приходится брать с собой солидный запас сменных батареек для питания радиостанций, навигационных приборов, компьютеров и т. д. Теперь же появляется возможность вместо всего этого иметь при себе лишь флягу с бензином.

— Почему же столь замечательных устройств мы пока не видим в магазинах? — спросил я своих собеседников.

— Со своей стороны мы сделали все, что нужно, — ответил на мой вопрос Анатолий Федорович Вяткин, — разработана технология, оформлены патенты, созданы экспериментальные и макетные образцы. Сейчас ведем переговоры с партнерами, которые готовы вложить средства в развертывание массового производства новых топливных элементов.

И. АГАФОНОВ

Как и прочие источники тока, топливные элементы состоят из анода, катода и электролита между ними. Электрическая энергия выделяется в процессе восстановительно-окислительной реакции, которая поддерживается за счет подачи топлива и окислителя. На практике обычно речь идет о реакции образования из водорода и кислорода обычной воды.