Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Топливные элементы

Топливные элементы
Миллионы тонн угля, нефти и бензина поглощают ежегодно топки котельных, паровозов и электростанций. Но лишь незначительная доля химической энергии, заключенной в топливе, используется нами по прямому назначению.

Так, коэффициент полезного действия паровой машины равен всего 7 процентам. Двигатели внутреннего сгорания, установленные на тепловозах, имеют более высокий КПД, и все же он не превышает 35 процентов. Иными словами, две трети химической энергии топлива теряется безвозвратно. Ученые подсчитали, что коэффициент полезного действия тепловых машин вообще не сможет подняться выше 40—45 процентов.

Что же делать? Смириться с потерями?

Нет, наука упорно ищет выход из создавшегося положения. Перед учеными поставлена совершенно конкретная задача: овладеть способами непосредственного превращения химической энергии топлива в электрическую. Химики не теряют времени даром. Они методично, с неослабевающим упорством ведут трудный поиск. Сейчас еще рано говорить, какими будут окончательные выводы стратегов науки, готовящих штурм энергетических барьеров, но первые обнадеживающие результаты свидетельствуют о том, что они на правильном пути.

Собственно говоря, история эта началась еще в VIII веке, когда был создан гальванический элемент — прообраз современных электрических батарей. Ток возникал в нем благодаря «тихому» горению металлов, в результате химической реакции — окисления. Но свинец и кадмий, пригодные для этой цели, стоят дорого, да и окислы марганца, никеля, ртути, серебра недешевы. Поэтому такой способ получения электроэнергии в широких масштабах использовать невыгодно.

Топливные элементы

Ученые задумались: а нельзя ли окислять более распространенные вещества? Проблемой этой занимались многие исследователи, в том числе замечательный русский изобретатель Павел Николаевич Яблочков. Он с увлечением искал пути преобразования энергии сгорания топлива сразу в электрическую, не применяя паровую машину и генератор.

Тяжело жилось в ту пору Яблочкову, спекулянты и биржевики разорили его. На последние деньги, он провел множество экспериментов, невзирая на сложность и опасность. Изобретатель чудом уцелел при взрыве, но навсегда потерял здоровье. Но он доказал, что его замысел реален. Он создал электрохимический генератор. В его элементе топливом служил водород, а окислителем — кислород.

Современники не сумели оценить эту последнюю работу талантливого исследователя. Лишь в прошлом веке она получила признание, предостерегла ученых от ошибок, неизбежных в таком трудном деле. Ученые создали стройную теорию электрохимических процессов, протекающих в топливных элементах. Были созданы генераторы, работа которых основана на взаимодействии применении водорода и кислорода. Принцип их действия довольно прост. Такой элемент напоминает обычный, гальванический. Только вместо цинкового и угольного электродов в них используются две однородные, скажем никелевые, пористые пластинки. Они омываются электролитом. К одному электроду подается топливо (водород), к другому — окислитель (кислород). Происходит химическая реакция, в процессе которой в элементе образуются свободные электроны — носители электричества. Установки эти были еще далеки от совершенства, но коэффициент их полезного действия уже достиг рекордной цифры — 65—70 процентов! А запасы топлива, получаемого из обыкновенной воды, поистине неисчерпаемы.

Российские и зарубежные ученые сейчас расширили сферу поисков. Они стараются использовать в топливных элементах обычные виды горючего. При этом им приходится преодолевать некоторые трудности. Дело в том, что нефть, бензин, природные газы и уголь не вступают в химическую реакцию при обычной температуре. Приходится их нагревать. А бензин, например, подвергать крекингу, т. е. расщеплять его молекулы, образовывать газы — водород и окись углерода, которые играют ту же роль, что и водород и кислород. Остальное — уже подробности.

Пока что невозможно точно предсказать, какую роль сыграют топливные элементы в решении энергетических проблем. Но их будущее огромно. Они, например, помогут использовать солнечную радиацию для получения электрического тока. А это — огромный резерв. Известно ведь, что каждый квадратный метр земной поверхности может дать целый киловатт энергии. И ветер, этот бестолковый богатырь Валидуб, начнет приносить пользу. Если подуют ветры до статочной силы, то электростанции будут отдавать часть своей энергии специальным установкам, которые разложат воду на водород и кислород. Газы эти будут собираться в хранилищах. Как только ветер утихнет, их подадут в топливные батареи, и потребители без всяких перебоев получат ток.

топливо бензин

Между прочим. Получить «тяжелую» воду, в молекуле которой обычный водород заменен его изотопом — дейтерием, — процесс сложный и дорогостоящий. 

Совершенствуя технологию ее получения, ученые ищут естественные «месторождения» «тяжелой» воды. Ими сделано несколько важных находок. Исследуя ил, взятый со дна океана близ Багамских островов, американские химики обнаружили в нем миллиарды бактерий, обладающих способностью «утяжелять» воду.

По мнению ученых, в глубоких океанских впадинах, где нет течений, находятся «залежи» «тяжелой» воды.

Комментарии:

Alexander
Alexander 03.06.18 17:58
интереная тема без горения через гальванику получить ток. считаю что лучше будет и долговечнее это разместить солнечные панели на орбите, и на Луне на поверхности. научится передавать энергию на Землю.
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
На Луне пророс хлопок

На Луне пророс хлопок

Ученые заявили, что на лунном поле растут маленькие зеленые побеги.

Росток появился внутри контейнера эксперимента Lunar Micro Ecosystem, доставленный на Луну зондом Chang'e-4 в начале этого месяца, согласно серии фотографий, выпущенных Научно-исследовательским институтом передовых технологий Университета Чунцина. «Это первый раз, когда люди проводят эксперименты по выращиванию биологических видов на лунной поверхности», - сказал Се Гэнсинь, который руководил раз...
16.01.19 13:08
0
1
Пластырь с микроиглами обеспечит контрацепцию на месяц

Пластырь с микроиглами обеспечит контрацепцию на месяц

Противозачаточные средства редко бывают удобными - имплантированные устройства инвазивны, еще и необходимость помнить о приеме таблетки каждый день.

Команда, возглавляемая исследователями из Georgia Tech, разрабатывает безболезненный пластырь с микроиглами для контрацепции, который женщины могут применять самостоятельно за пять секунд, и делать это нужно только раз в месяц. Пластыри доставляют лекарства через множество крошечных игл, которые растворяются под кожей. В прошлом ученые тестировали их использование для доставки антибиотиков, вакци...
15.01.19 15:04
0
2
Планетообразующий диск странной звездной системы похож на колесо обозрения

Планетообразующий диск странной звездной системы похож на колесо обозрения

Протопланетные диски обычно вращаются вокруг экватора звезд, но ученые обнаружили, что их может резко перекоситься и они окружат полюса звезд.

Новое исследование предполагает, что миры могут существовать с полярными орбитами вокруг пар звезд, что потенциально может привести к сезонам, совершенно отличающимся от земных. Звезды рождаются в облаках газа и пыли. Гравитационное притяжение каждой звезды втягивает этот материал на спиральные орбиты вокруг себя. Сгустки облака двигаются в случайных направлениях с произвольной скоростью, посколь...
15.01.19 13:21
0
1
Амбициозный план Дании по созданию новых островов у побережья Копенгагена

Амбициозный план Дании по созданию новых островов у побережья Копенгагена

При условии, что все будет хорошо, строительство проекта Holmene начнется в 2022 году и будет завершено в 2040 году.

Правительство Дании и Копенгагена приступили к реализации амбициозной схемы создания девяти новых островов у побережья Копенгагена. Масштабный проект по рекультивации земель предоставит новое пространство для отдыха и использования в промышленности, а также для производства большого количества энергии.Проект называется Holmene (Островки) и будет расположен в 10 км к югу от Копенгагена. Это огромны...
14.01.19 17:24
0
8
Человеческие бактерии производят электричество

Человеческие бактерии производят электричество

Бактерии, живущие в желудочно-кишечном тракте могут использоваться на заводах для переработки отходов и производства "зеленой" энергии.

До настоящего времени большинство производящих электричество бактерий было обнаружено в окружающей среде. Однако, кроме этого,  исследователи также нашли больше 100 видов бактерий в человеческом микробиоме, как патогенном, так и пробиотическом. Их электрогенная способность может играть важную роль в инфекционности, или в том, как они создают сыр и йогурт.   Бактерии листерии транспорти...
16.09.18 17:58
1
8
Биогенные солнечные батареи более эффективны

Биогенные солнечные батареи более эффективны

Микроскопические организмы любят наслаждать солнечным светом, так почему бы не использовать их любовь с пользой для человечества? Такие бактерии могут быть использованы в конструкции солнечных батарей, делая их работу намного эффективнее. Идея использовать бактерии в солнечных батареях пришла в голову инженерам из Университета Британской Колумбии (UBC), которые разработали совершенно н...
06.07.18 19:27
0
2
Страна, которая собирается стать самой экологичной в мире

Страна, которая собирается стать самой экологичной в мире

Во время инаугурации, где присутствовали тысячи людей, президент торжественно заявил, что «у нас есть колоссальная задача  отменить использование этого ископаемого топлива в нашей экономике для того, чтобы освободить дорогу для использования экологически чистых источников энергии». Мировая общественность одобрила планы нового президента на повсеместный запрет добычи и ...
13.05.18 14:07
0
13
Автобусы в Израиле будут заряжаться на ходу

Автобусы в Израиле будут заряжаться на ходу

Израильская транзитная компания Dan Bus Company, которая базируется в Телль-Авиве, сообщила о своих планах инвестировать $2.2 миллиона в технологии ElectRoad. Речь идет о технологии подзарядки электромобилей во время их передвижения по шоссе. Специальные зарядные устройства будут установлены под дорожным покрытием. При помощи беспроводных девайсов автомобили смогут заряжаться.  Т...
18.12.17 15:27
1