Τα μικροσκοπικά στοιχεία καυσίμου θεωρούνται από πολλούς σαν η φορητή πηγή ενέργειας του μέλλοντος. Η πυκνότητα ενέργειας που συγκεντρώνουν είναι πολύ μεγαλύτερη από των καλύτερων σημερινών μπαταριών και το μόνο υποπροϊόν τους είναι το νερό. Ομως, η επανάσταση στις μικρού μεγέθους πηγές ενέργειας δε θα έρθει πριν από το δεύτερο μισό της τρέχουσας δεκαετίας, όταν, όπως υπολογίζουν οι ερευνητές, θα είναι έτοιμα τα στοιχεία καυσίμου για την τρίτη γενιά κινητών τηλεφώνων, τους φορητούς υπολογιστές, τους υπολογιστές παλάμης και άλλες φορητές ηλεκτρονικές συσκευές. Τα σημερινά στοιχεία καυσίμου απέχουν ακόμα αρκετά από το να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τέτοιες χρήσεις.

Τα στοιχεία καυσίμου είναι απλές συσκευές που μοιάζουν στις μπαταρίες. Και οι δύο παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με μετατροπή της χημικής ενέργειας. Και οι δύο χρησιμοποιούν ηλεκτρόδια (μια άνοδο και μια κάθοδο) που είναι βυθισμένα σε έναν ηλεκτρολύτη. Τα στοιχεία καυσίμου όμως χρησιμοποιούν υδρογόνο ή μόρια υδρογονανθράκων για την παραγωγή ηλεκτρισμού, ενώ οι μπαταρίες τα ίδια τα ηλεκτρόδια (που διαβρώνονται και περνάνε σαν ιόντα μέσα στον ηλεκτρολύτη).

Τα στοιχεία καυσίμου περιέχουν έναν ειδικό ηλεκτρολύτη πολυμερούς, ή έναν υγρό ηλεκτρολύτη, που επιτρέπει στα ιόντα να περάσουν αλλά εμποδίζει τα ηλεκτρόνια. Τα περισσότερα μικροσκοπικά στοιχεία καυσίμου χρησιμοποιούν έναν στερεό ηλεκτρολύτη που ονομάζεται μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM). Το δύσκολο μέρος στην κατασκευή των φορητών στοιχείων καυσίμου είναι να βρεθεί ο κατάλληλος τρόπος για την εξαγωγή της ενέργειας. Δεν μπορεί να γίνει απλή σμίκρυνση των συνήθων στοιχείων καυσίμου (όπως αυτά που χρησιμοποιεί το αμερικανικό Διαστημικό Λεωφορείο). «Καθώς το στοιχείο καυσίμου μικραίνει σε μέγεθος, τα τεχνολογικά προβλήματα πολλαπλασιάζονται, απαιτώντας μια δύσκολη ισορροπία ανάμεσα στην παροχή αρκετής ενέργειας και στην ευκολία, με παράλληλη ελαχιστοποίηση του μεγέθους και του κόστους», λέει ο Κ. Ντάιερ, ερευνητής και εκδότης ειδικού περιοδικού για πηγές ενέργειας.

Το πρόβλημα δεν είναι το ενεργειακό περιεχόμενο. Ενα κιλό υδρογόνου μπορεί να δώσει από 1 έως 23 κιλοβατώρες ενέργειας, όταν οι καλύτερες μπαταρίες λιθίου κυμαίνονται σήμερα από 0,175 ως 0,300 κιλοβατώρες. Ομως τα σημερινά μικροσκοπικά στοιχεία καυσίμου με δυσκολία φτάνουν τις 0,1 κιλοβατώρες. Αν και μερικοί ερευνητές χρησιμοποιούν υδρογόνο αποθηκευμένο χημικά σε ειδικά δοχεία, οι περισσότεροι προτιμούν τη μεθανόλη, ένα φτηνό και διαδεδομένο καύσιμο. Η διάσπαση της μεθανόλης σε ιόντα υδρογόνου είναι μια αργή χημική αντίδραση και γι' αυτό περιορίζει την ισχύ των στοιχείων.

Ο λευκόχρυσος και το ρουθήνιο χρησιμοποιούνται συνήθως σαν καταλύτες, αλλά αυτά τα στοιχεία είναι ακριβά και έτσι η χρήση τους πρέπει να είναι η ελάχιστη δυνατή. Αλλα προβλήματα είναι η διαρροή καυσίμου μέσα από τη μεμβράνη, η μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας μέσα στο στοιχείο, η κατακράτηση της υγρασίας και η διάβρωση της PEM από τη μεθανόλη. Για να αποφύγουν αυτή τη διάβρωση, οι ερευνητές αραιώνουν τη μεθανόλη με νερό, μειώνοντας ακόμα περισσότερο την απόδοση ενέργειας.

Το τελικό εμπόδιο είναι η εξασφάλιση ότι τα μικρού μεγέθους στοιχεία καυσίμου θα μπορούν να κατασκευάζονται με χαμηλό κόστος. Μερικοί επέλεξαν την κατασκευή τους με τεχνικές ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, αλλά η ισχύς αυτών των στοιχείων καυσίμου είναι πολύ μικρή. Για να αποφύγουν το πρόβλημα με την PEM, άλλοι ερευνητές στρέφονται προς τον υγρό ηλεκτρολύτη και φτηνούς καταλύτες πολυμερών. Μάλιστα, στην περίπτωση αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν καύσιμο και η αιθανόλη (οινόπνευμα). Φανταστείτε να αδειάζει η μπαταρία του κινητού σας και το μόνο που θα χρειάζεται να κάνετε είναι να στάξετε μια μικρή ποσότητα καθαρού οινοπνεύματος (μερικοί θα σκεφτούν και ποτά όπως η βότκα ή το τσίπουρο) μέσα στο ειδικό δοχείο της συσκευής. Στην υγειά σας...

Οταν το αέριο άζωτο συμπιεστεί υπερβολικά μετατρέπεται σε στερεό, με ιδιότητες ημιαγωγού! Ο Ρ. Χέμλεϊ και οι συνάδελφοί του στο Ινστιτούτο Κάρνεγκι της Ουάσιγκτον συμπίεσαν αέριο υδρογόνο ανάμεσα σε δύο πλάκες διαμαντιού μέχρι τα 2,4 εκατομμύρια ατμόσφαιρες. Τότε το άζωτο μετατράπηκε σε ένα ημιαγώγιμο στερεό, το οποίο μάλιστα παρέμεινε στερεό και όταν έπαψε να ασκείται η πίεση. Αυτή η πυκνή μορφή αζώτου ίσως χρησιμέψει σαν ένα καινούριος ημιαγωγός, αλλά, έτσι κι αλλιώς, δείχνει τι πρέπει να υπάρχει στο εσωτερικό μερικών αεριωδών πλανητών. Παραπέρα, αυτή η ερευνητική δουλιά δημιούργησε ελπίδες ότι κάτι ανάλογο θα μπορέσει να γίνει και με το υδρογόνο, δημιουργώντας μια στερεή μορφή του σταθερή σε πίεση 1 ατμόσφαιρας, που θα έχει υπεραγώγιμες ιδιότητες σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, ενώ θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν καύσιμο υψηλής πυκνότητας ενέργειας.

Οι ΗΠΑ ετοιμάζονται για πόλεμο στις μεγαλουπόλεις του κόσμου. Πριν ακόμα από το τρομοκρατικό χτύπημα της 11ης του Σεπτέμβρη 2001 στη Νέα Υόρκη, η υπηρεσία προηγμένης τεχνολογίας του υπουργείου Αμυνας(;) των ΗΠΑ, γνωστή από τα αρχικά της σαν DARPA, είχε παραγγείλει, σε διάφορες εταιρίες και ερευνητικά κέντρα, πρωτότυπα για πλήθος ειδικών τεχνολογιών, που θα διευκολύνουν τους Αμερικανούς στρατιώτες να αντιμετωπίσουν τους ελεύθερους σκοπευτές σε μάχες μέσα σε πόλεις.

Μια τέτοια συσκευή που ανέπτυξε η εταιρία «BBN Τεκνόλοτζις» επιτρέπει στους στρατιώτες να εντοπίζουν την τροχιά μιας σφαίρας ως την κάννη του όπλου που την έριξε. Αυτό το πετυχαίνουν με μικρόφωνα και μια πυξίδα που είναι τοποθετημένα στα κράνη των στρατιωτών, ή εναλλακτικά σε ένα φορτηγάκι, αεροπλάνο, στην κολόνα δημοτικού φωτισμού ή ακόμα και στην υδρορρόη ενός κτιρίου. Ο ανιχνευτής λειτουργεί όταν συλλάβει τον ήχο από τον πυροβολισμό, αλλά και το σπάσιμο του φράγματος του ήχου κατά τη διαδρομή της σφαίρας, από δύο ή περισσότερους στρατιώτες που φέρουν τον κατάλληλο εξοπλισμό.

Οι πληροφορίες που συλλέγονται τηλεμεταδίδονται σε μικροϋπολογιστές που επίσης φέρουν στον εξοπλισμό τους οι στρατιώτες. Χρησιμοποιώντας το κατάλληλο μαθηματικό μοντέλο και τις πληροφορίες θέσης που δίνει το σύστημα δορυφόρων GPS, ο υπολογιστής προσδιορίζει και αποτυπώνει σε χάρτη την τροχιά, το διαμέτρημα και την ταχύτητα της σφαίρας, την απόσταση που ταξίδεψε και την απόσταση του ελεύθερου σκοπευτή από το έδαφος. Ακόμα κι αν οι ηχητικές πληροφορίες προέρχονται μόνο από έναν στρατιώτη, το σύστημα μπορεί να δώσει χρήσιμα στοιχεία για τον εντοπισμό του ελεύθερου σκοπευτή. Το ίδιο κι αν το όπλο που πυροβόλησε είχε σιγαστήρα.

Για να συμπληρωθεί ο εξοπλισμός των Αμερικανών στρατιωτών στις μάχες μέσα στις πόλεις, το Ερευνητικό Κέντρο του Στρατού των ΗΠΑ πήρε ήδη δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια συσκευή που παίζει ψηφιακές εγγραφές ήχου του όπλου M-16 ή ενός αυτόματου όπλου και η οποία θα επιτρέπει στους Αμερικανούς να ξεγελάνε τον εχθρό, ενώ οι μονάδες τους θα υποχωρούν ή θα επιχειρούν απερίσπαστες σε άλλα σημεία.