5 будущих технологий увеличения ресурса батарей смартфона

В числе наиболее вероятных новшеств завтрашнего дня – водородные топливные элементы, программы Hush и Waldio, аккумуляторы с анодами из сверхчистого лития и передача энергии через радиоволны.  Доколе компании-производители будут бахвалиться обновленной начинкой своих продуктов, невероятно возросшей производительностью и расширенным функционалом, стыдливо игнорируя тот факт, что для всего этого богатства давным-давно не хватает энергии?

Потребительское сообщество устало от тирании зарядных кабелей, с пренебрежением смотрит на потуги внедрить в iOS и Android режимы энергосбережения, а-ля «был смартфон – стал зомби» и искренне приветствует появление беспроводных технологий пополнения заряда батарей. И, коль скоро количество тех, кто ставит время автономной работы продукта на первое место по значимости, обновляет рекорды от сезона к сезону, действительно полезные ноу-хау будут поступать в серию незамедлительно. И вот немного из того, что мы сможем увидеть уже очень скоро.

Технология Waldio

А что, если не экономить энергию, принудительно блокируя работу ряда узлов системы, а оптимизировать процессы? Метод, где был погребенный под пеленой фальши термин «оптимизация» вновь пишется большими буквами, доводится до ума в китайском университете Ханьян. Тамошние кудесники начали с того, что попытались решить проблему запланированного износа носителей flash-памяти, снизив количество циклов перезаписи ячеек. Оно конечно из-за фундаментальных ограничений технологии – давайте переделаем систему SQLite с тем, чтобы снизить объем данных в каждом запросе без ущерба для информативности?

На текущий день Waldio уже обеспечивает полноценное функционирование ОС Android, используя для записи/чтения из памяти лишь 1/6 прежнего объема данных в каждом запросе. Переписав программный код, китайские ученые добились снижения количества операций при выполнении рутинных процедур, что повлекло за собой закономерное снижение нагрузки на аккумуляторы. Лучший показатель на сегодня – 39% экономии заряда и, разумеется, это вовсе не предел. Особенно ценно то, что речь идет о базовом системном интерфейсе, что косвенно позволит нейтрализовать фактор риска в лице ленивых разработчиков мелкого вспомогательно-развлекательно софта.

Энергия из сетей Wi-Fi и сотовой связи

 Технология известна под общим наименованием RF-DC (radio frequencies – direct current), суть ее заключается в способе извлечения тех крох энергии, что несут радиоволны, пронизывающие окружающее нас пространство. В любом мегаполисе суммарная мощность разнокалиберных излучателей может измеряться мегаваттами, однако полностью перенаправить это богатство в батарею планшета нельзя априори – мир тогда останется без связи. И поэтому реализация концепции пока идет весьма осторожно, а большая часть представленных кустарных решений сродни плодам экспериментов, а не коммерческим продуктам. Но лиха беда начало – на первых порах вполне можно ограничиться системой, которая будет отбирать энергию только при установке авторизированного подключения. Например, при размещении гаджета на приборной панели своего автомобиля или в зоне действия локальной сети, офисной, домашней, в аэропорту и т.д.

Hush

 Еще одно косвенное доказательство того, что создатели и кураторы мобильных ОС не относят бережное расходование системных ресурсов к числу приоритетных задач. По крайней мере, так обстоят дела с Android, где на обработку фоновых процессов приходится 45,9% от всего энергопотребления смартфона. Расчеты сделаны членами сводной команды, в которую вошли специалисты из Университета Пердью (Purdue University), Intel Corp. и недавно образованной компании Mobile Enerlytic. Им же принадлежит авторство экспериментального приложения «Hush» (тишина, умиротворение), которое мониторит активность системы и меняет приоритеты, отключая «паразитные» процессы.

Принудительная блокировка чересчур активного софта приводит к прямой экономии энергии, но пока команда проекта Hush может похвастать лишь снижением расхода заряда на 16% от суточного потребления. Невелик показатель, но и до завершения работ еще далеко – рационализируя фоновые процессы в Android, ученые планируют добиться удвоения времени автономного существования среднестатистического смартфона. Затем, вероятно, настанет черед iOS, а если купертиновцы окажутся против – у поклонников джейлбрейка появляется отличный повод продолжить заниматься своим хобби.

Карбоновая защита для анода из металлического лития

 Суть литий-ионной батареи отражена в ее названии – для транспортировки и хранения энергии в ней используются разрозненные ионы лития. Местом их размещения является пористая основа из графита, через стенки которой и перемещаются ионы металла. Доля последних в общем объеме конструкции анода невелика, поэтому энергоемкость такого гибридного сооружения не превышает 350 мАч/г. Для сравнения – будь анод изготовлен целиком из лития, этот показатель был в минимум в 10 раз выше.

Проблемой цельно-литиевого анода является эффект деградации, из-за которого поверхность быстро покрывается наростами. Это и нецелевой расход материала, и препятствие на пути ионов, и риск потенциального короткого замыкания, если отросток дотянется до катода. Ячеистая структура из графита могла бы стать «смирительной рубашкой», задавив процесс появления выростов на корню, но как облачить в нее электрод из лития? Решение вопроса было найдено менее года назад учеными из Стенфордского университета, которые предложили покрывать поверхность металла слоем полистирольных шариков. Они самостоятельно сформируют подобие сот, на которое нужно осадить слой углерода толщиной всего 20 нм.

Выплавив затем полистирол, получаем цельно-литиевый анод в графитовой оболочке, через которую свободно проходят отдельные ионы. У системы без подобной защиты уже после 100 циклов перезарядки наблюдается падение выхода по току на 50%, модернизированная версия демонстрирует 99% при 150 циклах и более. В перспективе, причем краткосрочной, подобное ноу-хау поможет увеличить ресурс литий-ионного аккумулятора в 3 раза. Без изменения габаритов батарей и необходимости перепроектирования энергосистем мобильных гаджетов.

Топливные элементы из водорода

 Речь идет не о концепции, как таковой, эдакой панацее для всей вселенной портативных устройств, а о конкретной технологии, готовой для практического использования. Разработчик – британская компания Intelligent Energy, в августе 2015-го года устроившая презентацию своего водородного источника питания для iPhone. На мероприятие пригласили узкий круг нейтральных журналистов и ни одного представителя бизнес-структур. Все дело в том, что стоимость картриджа с недельным запасом энергии для фаблета сопоставима с ценой чашки кофе, а вот потенциальный рынок для таких систем оценивается в $300 млрд. в год. И потому компания хочет заручиться поддержкой надежного партнера, который не поглотит стартап, присвоив себе все заслуги. Ни Apple, ни прочие воротилы IT-индустрии, по понятным причинам, на эту роль не подходят.

iPhone в публикации издания The Telegraph упоминается неспроста – инженеры Intelligent Energy гордятся в первую очередь тем, что сконструированную ими систему можно интегрировать в данный смартфон без проволочек. Использование стандартного шасси нейтрализует проблему адаптации пользователей, в руках у людей будет все тот же привычный iPhone. Водородное топливо поступает внутрь через слегка модернизированный порт для подключения наушников, естественный нагрев мини-реактора используется для испарения побочного продукта – водяные пары отводятся через вереницу небольших отверстий на задней панели коммуникатора.

Технология полностью готова для коммерческого использования, но существуют нерешенные вопросы глобального характера. Реклама, организация крупномасштабного производства, запуск розничных сетей по продаже картриджей в разных странах, договора с производителями смартфонов и т.д. – будем надеяться, их решение займет от силы несколько лет.
http://yablyk.com