Читать «Компьютерра #25-26 (789-790)» онлайн - страница 47

менных конструкциях 100-200 миллиампер с квадратного сантиметра. Немаловажная особенность ТЭ — все эти процессы запускаются только при замыкании внешней цепи, без нагрузки материалы в топливном элементе не расходуются.

На эту довольно простую схему накладывается множество нюансов. Нюанс первый заключается в катализаторе, коим чаще всего служит платина или другие недешевые металлы платиновой группы {например, палладий). Причем содержание платины может достигать нескольких грамм на килограмм веса ТЭ, и уже подсчитано, что при активном производстве топливных элементов разведанных запасов платины хватит от силы лет на тридцать. Так что первое направление совершенствования конструкций ТЭ — поиск более дешевых катализаторов, в качестве которых могут выступать другие металлы, органические соединения, разные наноструктуры — в общем, предложений хватает.

Нюанс второй заключается в водороде и кислороде — откуда их брать? В космосе все работает отлично: там используются тщательно очищенные заранее водород и кислород, не содержащие примесей, «убивающих» катализатор и «отравляющих» электролит. Поэтому на орбите применялись щелочные элементы (AFC), электролит — раствор или расплав гидроксида калия (КОН), Для раствора требуется температура 80 °С, для расплава — около 200 °С. Между прочим, первый щелочной ТЭ был разработан русским ученым П. Яблочковым (тем самым, который осветил Париж «свечами Яблочкова») еще в 1887 году. Подобные элементы надежны, долговечны, обладают высокими удельными энергетическими характеристиками, имеют КПД преобразования до 70% и не требуют платины в качестве катализатора. Но как только мы спускаемся с небес на землю, все становится гораздо хуже: примесь углекислого газа из воздуха охотно реагирует с КОН, превращая щелочь в поташ. Приходится делать электролит проточным, отчего характеристики элемента ухудшаются'.

Да и сам чистый водород в качестве топлива далеко не сахар: эта проблема широко обсуждалась еще применительно к автомобилям на водородном горючем. Его приходится хранить либо сжатым до 700 атмосфер (что метко обозвали «мечтой ша-хида»), либо в сжиженном виде при температуре, близкой к абсолютному нулю (при атмосферном давлении — минус 252 °С), тратя на это немалую часть вырабатываемой энергии.

Тем не менее производители электромобилей все же остановились в основном на чисто водородном горючем для топливных элементов: они используют описанные выше ТЭ типа РЕМ в силу их простоты и надежности (нет ничего текучего и ядовитого, что могло бы разлиться при аварии), высокой плотности тока и низкой рабочей температуры (ниже 100 °С). Упомянутый выше автопробег в США (тот, что закончился конфузом) и был задуман ради агитации за создание водородных заправок.

Конечно, заманчиво использовать в качестве топлива обычное горючее. Есть схемы энергоустановок на основе ТЭ, где, например, природный газ, состоящий в основном из простейшего углеводорода метана (СН4), сначала подвергают реформингу — газ или другое водородсодержащее топливо взаимодействует с водяным паром при высокой температуре (900 °С) и высоком давлении в присутствии катализатора (никеля).