Baut Apple einen wasserstoffbetriebenen Computer?

Seit Apple sein erstes Unibody MacBook Pro herausgebracht hat, hat das Unternehmen seinen umweltfreundlichen Ansatz beim Produktdesign vorangetrieben. Der größte Teil des MacBook Pro besteht aus recycelbaren Materialien wie Aluminium und Glas. Die Komponenten des Laptops seien zudem „energieeffizient und frei von vielen Schadstoffen“ [Quelle: Apple ].

Da Apple seinen ökologischen Fußabdruck genau im Auge behält, ist es sinnvoll, dass das Unternehmen erneuerbare Energiequellen in Betracht zieht, um seine Produkte mit Strom zu versorgen [Quelle: Apple ]. Im Dezember 2011 veröffentlichte das US-Patent- und Markenamt diese beiden Patentanmeldungen von Apple für ein „tragbares und kostengünstiges Brennstoffzellensystem“ für seine tragbaren Geräte:

Beide Anmeldungen führten Wasserstoff als potenzielle Brennstoffquelle auf. Die Dokumente zitierten auch eine vorläufige Patentanmeldung mit dem Titel „Portable Hydrogen Fuel Cell System“, die am 16. Juni 2010 eingereicht wurde und die gleichen Erfinder auflistet.

Diese Nachricht sorgte in der Technologiebranche für Aufregung, als sich das Jahr 2011 dem Ende zuneigte. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle kombiniert Wasserstoff (in der Zelle gespeichert) und Sauerstoff (aus der Umgebungsluft), um Wasser und Strom zu erzeugen. Laut Apple können Wasserstoff-Brennstoffzellen „möglicherweise den kontinuierlichen Betrieb tragbarer elektronischer Geräte über Tage oder sogar Wochen ohne Auftanken ermöglichen“ [Quelle: USPTO ].

Apple ist nicht das erste Unternehmen, das Wasserstoff-Brennstoffzellen für die Stromversorgung von Geräten einsetzt. Sie können bereits Ladegeräte für Ihre vorhandene Elektronik kaufen, die Wasserstoffbrennstoffzellen als Energiequelle verwenden. Das Horizon MINIPAK beispielsweise ist ein Ladegerät im Taschenformat mit USB-Anschluss. Das Gerät wird mit einer der Hydrostik-Brennstoffzellen von Horizon betrieben, einer nachfüllbaren Wasserstoffkartusche, die 1 Watt pro Stunde kontinuierlichen Stromverbrauch erzeugt, oder das Äquivalent von 10 AA-Alkalibatterien [Quelle: Horizon ].

Apples Ziel ist es, einen leichteren, langlebigeren Akku herzustellen, der gut für die Umwelt ist. Aber wird es gut für den Benutzer sein? Werfen wir einen genaueren Blick auf Wasserstoff-Brennstoffzellen, das Design von Apple und die potenziellen Vorteile und Risiken der Verwendung dieser Technologie in Ihrem Laptop oder Smartphone.

Mobile Computer verlassen sich seit Jahrzehnten auf wiederaufladbare Batterien. Wie nicht wiederaufladbare Batterien erzeugen diese wiederaufladbaren Zellen Strom durch eine elektrochemische Reaktion innerhalb der Batterie. Die Brennstoffzellen in den Batterien speichern die Energie aus einer Wechselstromquelle, während sie angeschlossen sind, indem sie diese elektrochemische Reaktion in der Batterie umkehren. In unserem Artikel Funktionsweise von Batterien erfahren Sie mehr darüber, was in einer durchschnittlichen Batterie vor sich geht .

Zum jetzigen Zeitpunkt verlassen sich Apples Produkte für tragbare Geräte auf Lithium-Polymer-Akkus. Diese Batterien verwenden Chemikalien, die auf Lithiumionen angewiesen sind, die sich in einem Polymerelektrolyten bewegen, um Strom zu erzeugen. Im Gegensatz zu ihren Lithium-Ionen- Vorgängern ist dieses Polymer ein anorganisches, nicht brennbares Material. Diese Batterien sind berüchtigt dafür, dass sie ihre Ladung nicht sehr lange halten und Materialien verwenden, deren Herstellung viel Energie und chemisches Material erfordert [Quelle: EcoGeek.org ].

Heute versucht die Elektronikindustrie, Lithium-Polymer-Batterien durch eine Technologie zu ersetzen, die in der Vergangenheit ein anderes bekanntes tragbares Gerät angetrieben hat: das Automobil. Seit Jahrzehnten forschen Wissenschaftler und Ingenieure an Wasserstoff als alternativem Kraftstoff für Autos [Quelle: Wise ].

Für Autos sind Wasserstoff-Brennstoffzellen flach und dünn, sodass sie in einer einzigen Batterie gestapelt werden können. Die Patentanmeldungen von Apple offenbaren Bemühungen, dieselbe Brennstoffzellentechnologie in einem kleineren Paket zu verwenden. Abgesehen davon, dass die Wasserstoff-Brennstoffzelle so skaliert wäre, dass sie in einen Computer passt, wäre sie leichter und effizienter als Lithium-Polymer-Batterien.

Noch wichtiger, es würde viel länger halten und keinen schädlichen Abfall produzieren, der die Umwelt verschmutzen könnte.

Was Apple nicht sagt, ist, welche Art von Wasserstoff-Brennstoffzelle wir erwarten können. Eines der Hindernisse, die die Automobilindustrie in Bezug auf Wasserstoffbrennstoffzellen hatte, besteht darin, eine zuverlässige Wasserstoffquelle zu finden. Der größte Teil des heute produzierten Wasserstoffgases wird durch die Verarbeitung fossiler Brennstoffe gewonnen, der Rest wird durch Elektrolyse gewonnen, die ebenfalls vorhandene Energie benötigt. Dies schafft ein Paradoxon: Die Wasserstoff-Brennstoffzelle ist sauberer und effizienter, aber sie stützt sich immer noch auf die nicht erneuerbaren Quellen, die sie ersetzen soll [Quelle: Wise ].

In seiner Patentanmeldung bietet Apple einige Ideen für ein wiederaufladbares Design, das eine Hydrolysereaktion durchführen könnte, um während des Wiederaufladens Wasserstoff zu erzeugen. Es schlägt jedoch verschiedene Chemikalien vor, um diesen Prozess zu unterstützen, was die Frage aufwirft, wie umweltfreundlich diese Batterien sein könnten. Es ist noch zu früh, um zu sagen, ob Apple auf das gleiche Wasserstoff-Brennstoffzellen-Paradoxon stoßen wird wie die Automobilindustrie.

Angenommen, Apple springt über die Hürde, was sind die Vorteile und Risiken von Brennstoffzellen in Ihrem MacBook oder iPhone? Schauen wir uns das als nächstes an.

Wohin wird das Wasser gehen?

Die Wassermenge, die Wasserstoffbrennstoffzellen produzieren, ist relativ gering. Eine vergleichbare Technologie im Minipak von Horizon erzeugt Spuren von Wasserdampf, die in die Luft entweichen. In einem wiederaufladbaren Szenario für tragbare Elektronik könnte das Wasser in der Batterie selbst aufgefangen und recycelt werden. Dieses Szenario scheint für Apples Pläne wahrscheinlich, da seine Patentanmeldungen eine Technologie zur Erzeugung und zum Verbrauch von Wasserstoff innerhalb derselben Batterie vorschlagen [Quellen: Horizon , USPTO ].

Zuvor haben wir die Vorteile entdeckt, die Apple durch die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Batterien für tragbare Computer erhofft:

Mit der Bequemlichkeit einer längeren Ladung könnte ein weiterer Vorteil von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Batterien Seelenfrieden sein. Zum Beispiel bedeutet ein länger haltender Akku in Ihrem iPhone ein geringeres Risiko, dass das Telefon mitten in einem wichtigen Telefongespräch abschaltet. Ein leichterer Akku bedeutet auch, dass Apple den Vorteil niedrigerer Versandkosten für seine Produkte genießen könnte.

Aber was ist mit den Risiken? Wasserstoff hat einen guten Ruf, der bis vor die berüchtigte Hindenberg-Explosion zurückreicht. Für tragbare Elektronik liegt die Gefahr von Wasserstoffbrennstoffzellen nicht unbedingt in der Nutzung des Wasserstoffs, sondern in dessen Speicherung.

Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es zwei gängige Möglichkeiten, Wasserstoff zu speichern: als Druckgas oder als kryogen gefrorene Flüssigkeit. Das Gas muss den Wasserstoff so umhüllen, dass Lecks oder Explosionen verhindert werden, wenn Sie ihn anstoßen. Die Flüssigkeit erfordert das zusätzliche Gewicht einer Kühlvorrichtung, was die Vorteile eines leichteren Kraftstoffs zunichte machen könnte.

Glücklicherweise überwinden Brennstoffzellen-Designs diese Speicherprobleme bereits. Zum Beispiel speichert jeder Hydrostik, den wir bereits als Energiequelle für das Horizon Minipak erwähnt haben, „eine winzige Menge Wasserstoff als Teil eines festen Metallkomplexes und mit sehr geringem Druck“ [Quelle: Horizon ]. Wenn Apple eine ähnliche oder bessere Speicherlösung implementieren kann, könnte es Wasserstoff-Brennstoffzellen herstellen, die genauso wenig oder vielleicht sogar weniger Risiken aufweisen wie seine Lithium-Polymer-Batterien.

Wenn die Risiken kontrolliert werden, besteht Apples größte Herausforderung darin, ein zuverlässiges Produkt zu einem vernünftigen Preis herzustellen. Der Preis eines wasserstoffbetriebenen iPhones oder MacBooks wird durch den Produktionspreis beeinflusst. Basierend auf seinen Patenten können wir schlussfolgern, dass das Unternehmen bereits viel Zeit und Ressourcen in die Entwicklung der Technologie investiert. Mit dieser Annahme ist es wahrscheinlich, dass Apple auch die Kostenauswirkungen dieser Technologie im Vergleich zu dem, was seine Kunden bereit sind, dafür zu zahlen, sorgfältig abwägen wird.

Weitere Informationen zur Zukunft wasserstoffbetriebener tragbarer Geräte finden Sie auf der nächsten Seite.

Könnte mir mein wasserstoffbetriebener Laptop Sauerstoff entziehen?

Da eine Wasserstoff-Brennstoffzelle Sauerstoff aus der sie umgebenden Luft verwendet, ist es logisch zu glauben, dass dies möglicherweise dazu führen könnte, dass unsere Sauerstoffversorgung erschöpft wird. Die Luft, die wir atmen, besteht zu 21 Prozent aus Sauerstoff, und wir brauchen mindestens 18 Prozent, um am Leben zu bleiben. Es gibt keine Hinweise darauf, dass die von einer kleinen Wasserstoff-Brennstoffzelle verbrauchte Sauerstoffmenge ausreicht, um den Sauerstoffgehalt in einem Raum zu beeinflussen. Eine Studie legt jedoch sowohl einen Bedarf an Bewusstsein als auch eine mögliche Lösung nahe, wenn Menschen anfangen, Wasserstoffbrennstoff in viel größerem Umfang zu verwenden [Quelle: Santilli ].

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