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:

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
Сера поможет обнаружить признаки жизни

Сера поможет обнаружить признаки жизни

Новое открытие исследователей позволяет предположить, что сера может указывать на признаки жизни.

Результаты лабораторных исследований показывают, что сера может значительно повлиять на наблюдения далеко расположенных планет за пределами Солнечной системы. Результаты имеют значение для использования серы в качестве знака внеземной жизни, а также влияют на то, как исследователи должны интерпретировать данные о планетарной атмосфере. «Мы обнаружили, что небольшое присутствие серы в атмосфере, м...
06.04.20 23:00
0
2
Марсоход Настойчивость получил колеса и парашют

Марсоход Настойчивость получил колеса и парашют

В Космическом центре Кеннеди продолжается финальная сборка и испытания марсохода НАСА Настойчивость в связи с приближением июльского окна запуска.

На последних стадиях готовности, необходимых перед установкой компонентов космического аппарата в конфигурации, в которой они будут на вершине ракеты Atlas V, были установлены колеса и парашют. Настойчивость (Perseverance) получил шесть колес 30 марта 2020 года. В декабре прошлого года марсоход проходил тест-драйв на «запасных частях», которые не отправятся на Марс. Предназначенные для внедорожны...
05.04.20 20:32
0
1
Клинические испытания иммунотерапии рака обнадеживают

Клинические испытания иммунотерапии рака обнадеживают

Новая форма иммунотерапии рака показала исключительную перспективу в новом клиническом исследовании.

Лечение включает улучшение иммунных клеток пациента для борьбы с раком, а затем повторное введение их в организм, и 93 % участников последнего испытания положительно отреагировали на терапию. Но под поверхностью все еще скрываются серьезные побочные эффекты. Иммунная система обычно хорошо борется с болезнями, но известно, что рак использует все виды хитрых уловок, чтобы избежать обнаружения. Т-...
04.04.20 14:06
0
2
Новые процессоры Intel работают на частоте 5 ГГц

Новые процессоры Intel работают на частоте 5 ГГц

Intel представила новейшее поколение процессоров для ноутбуков, которые первыми вышли за отметку 5 ГГц.

Процессоры Intel Core серии H 10-го поколения, которые раньше устанавливались только на настольных ПК, позволяют запускать более сложные игры и творческие задачи. Партия процессоров, которую Intel назвала Comet Lake-H, делится на три класса. Топовая часть линейки - Intel Core i9, которая может работать на максимальной частоте до 5,3 ГГц на своих 8 ядрах и 16 потоках. Средним диапазоном является i...
03.04.20 16:56
0
1
Американские военные погнались за ядерными микрореакторами

Американские военные погнались за ядерными микрореакторами

Министерство обороны США заключило контракты с тремя компаниями на разработку мобильных ядерных микрореакторов для военных применений в рамках инициативы Project Pele.

Контракты стоимостью от $11 953 036 до $14 309 000 будут финансировать начальный двухлетний этап проектирования, после которого будет выбрана одна компания для создания прототипа реактора. Американские вооруженные силы наиболее энергоемкие в мире. Согласно Министерству обороны США, департамент использует 30 тераватт-часов электроэнергии в год и более 10 миллионов галлонов топлива в день...
11.03.20 21:51
0
3
Электрический ток из окружающей среды. Комментарии специалиста.

Электрический ток из окружающей среды. Комментарии специалиста.

В современном мире нарастает научно-техническая гонка за новыми способами генерации альтернативной энергии, стимулируемая многотысячными сторонниками за гармоничное существование с природой, за переход к экономике без вредных выбросов в атмосферу.

Люди не хотят жить в нездоровой экологической ситуации, как, например, в Красноярске при режиме «чёрное небо», не хотят загрязнения девственной чистоты северных территорий.  В этом контексте потребность в новейших источниках и способах получения энергии занимает передовые позиции промышленной политики различных стран. Различные группы учёных работают в настоящее время над созданием новейших...
05.03.20 12:21
0
6
От литий-ионных аккумуляторов к энергии нейтрино

От литий-ионных аккумуляторов к энергии нейтрино

В последние годы научно-технический процесс вступил в очередную фазу. Цифровизация всех отраслей экономики стремительно развивается.

Различные электронные приборы устаревают уже к моменту начала массового выпуска. Для использования различных гаджетов, приборов и даже инструментов становятся не нужны провода, вся работа строится на беспроводной технологии. Беспроводная технология стала возможно в том числе и благодаря изобретению литий-ионных аккумуляторов, характеризующихся более компактным видом, большой электрической емкостью...
30.12.19 15:09
0
5
Графен – как основа новых материалов для генерации электроэнергии

Графен – как основа новых материалов для генерации электроэнергии

В 2010 шведская Академия присудила Нобелевскую премию по физике Андрею Гейму и Константину Новоселову за открытие двумерной формы углерода – графена.

Несмотря на достаточно короткий период исследований его свойств, графен уже сыграл свою важную роль в судьбоносных для человечества технических революционных открытиях.  Благодаря своему строению графен (углеродная пленка толщиной в один атом, кристаллическая решетка которой имеет форму сетки из шестиугольников) стал самым тонким, электро- и теплопроводящим материалом в мире, который к тому ж...
13.11.19 21:27
0