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!
2
SpaceX запустил первые 60 интернет-спутников

SpaceX запустил первые 60 интернет-спутников

Компания SpaceX запустила ракету, несущую первые 60 спутников созвездия "Starlink".

Ракета-носитель Falcon 9 без происшествий стартовала сегодня с мыса Канаверал во Флориде около 5:30 по московскому времени. Через час ракета начала выпускать спутники на высоте 450 километров. Затем спутники должны были отделиться и запустив двигатели, занять свои позиции на относительно низкой орбите 550 километров. «Успешное развертывание 60 спутников Starlink подтверждено!», - говорится в оф...
24.05.19 18:12
0
2
Месторождение полезных ископаемых на Марсе появилось благодаря извержениям

Месторождение полезных ископаемых на Марсе появилось благодаря извержениям

Новое исследование обнаружило, что вероятным источником странного месторождения полезных ископаемых вблизи места посадки следующего марсохода НАСА стал пепел от древних извержений вулкана.

Исследование, опубликованное в журнале Geology, поможет ученым составить график вулканической активности и условий окружающей среды на молодом Марсе. «Это одно из наиболее ощутимых доказательств того, что эксплозивный (взрывной) вулканизм часто происходил на раннем Марсе», - сказал Кристофер Кремер, аспирант Университета Брауна, который руководил работой. «Понимание активности извержений на ранне...
23.05.19 00:23
0
5
НАСА тестирует Mars 2020

НАСА тестирует Mars 2020

Запуск аппарата для поиска доказательств внеземной жизни запланирован на июль 2020 года.

Новый марсоход НАСА продолжает готовиться к запуску на Красную планету следующим летом. Ранее в этом месяце инженеры провели несколько испытаний полностью собранного космического корабля на космическом симуляторе в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене. Космический корабль состоит из перелётного модуля, который транспортирует марсоход в его семимесячном путешествии через межпланетное ...
22.05.19 00:16
0
5
Звездный вальс с эффектным концом

Звездный вальс с эффектным концом

Астрономы Московского государственного университета совместно с коллегами из университета Бонна обнаружили необычный космический объект.

Скорее всего, это результат слияния двух звезд, которые давно умерли. Эти белые карлики кружили вокруг друг друга миллиарды лет, а затем слились и воскресли из мертвых. В ближайшем будущем их жизнь может закончиться огромным взрывом. Исследователи представляют свои выводы в журнале Nature. Исключительно редкий результат слияния был обнаружен учеными из Государственного астрономического института ...
22.05.19 00:11
0
2
Японцы создали новые солнечные паруса

Японцы создали новые солнечные паруса

Солнечные батареи стали привычным явлением, их можно увидеть как в больших, так и в маленьких городах.

Более того, многие страны мира строят целые электростанции, собирая солнечные панели вместе. Как оказалось, выработанная таким образом, энергия не только экологична, но и стоит в несколько раз дешевле традиционных методов добычи электричества.Исследования показывают, что солнечное электричество примерно на 10% дешевле энергии, полученной АЭС. Особенно в вопросе использования солнечных батарей, про...
22.04.19 08:57
1
5
Будущее наступило. Американские дороги скоро смогут добывать электричество

Будущее наступило. Американские дороги скоро смогут добывать электричество

В последнее время значительно увеличилось число так называемых зелёных проектов. Это сервисы, технологии или продукты, заточенные на получение электричества из возобновляемых источников: солнца ветра, энергии приливных волн и так далее.

Несмотря на обилие технологий, наиболее востребованы ветрогенераторы и солнечные батареи. Если с энергией ветра всё достаточно просто, то с солнечными панелями ситуация обстоит несколько сложнее, чем кажется, на первый взгляд.Для того чтобы разобраться в этом вопросе, следует обратиться к истории вопроса. Солнечные панели были изобретены достаточно давно, но широкое распространение получили только...
17.04.19 08:29
0
3
Гибридные катоды улучшают плотность тока литий-серных батарей

Гибридные катоды улучшают плотность тока литий-серных батарей

Благодаря лучшей плотности энергии и малому весу, литий-серные аккумуляторы в перспективе могут стать преемниками проверенных временем литий-ионных батарей.

Но у появляющейся технологии есть собственные проблемы, которые нужно преодолеть. Инженеры разработали новый тип гибридного катода для литий-серной батареи, который имеет лучшую плотность энергии, чем существующие версии литий-ионных и литий-серных батарей. Обычно сера в литий-серных аккумуляторах находится в катоде, и они создаются одним из двух способов. К сожалению, существует компромисс - о...
26.03.19 18:58
0
6
GE строит самую большую в мире ветротурбину

GE строит самую большую в мире ветротурбину

Нидерланды известны своими ветряными мельницами, но такого у них еще не было.

GE планирует построить крупнейшую в мире ветряную турбину около Роттердама. Высота новой турбины составит около 259 метро (850 футов) от основания до верхней части лопасти, и она будет производить 12 мегаватт энергии, чего достаточно для поддержания энергоснабжения в более чем 15 000 домов.Эта турбина станет прототипом серии Haliade-X, которую компания надеется начать строить по всему миру. Технич...
22.01.19 21:46
0