В дело вступает химия

В дело вступает химия

И плазменный, и термоэлектрический, и тер­моэлектронный генераторы, как мы теперь зна­ем, превращают тепло в электрическую энер­гию. Ну, а откуда берется тепло? От сжигания топлива. Значит, с помощью наших трех необычных генераторов мы все-таки не сразу получаем электричество из топлива. Химиче­скую энергию горючего нам приходится сперва превращать в тепло, а уж потом — в электри­чество. Нельзя ли превращать химическую энергию непосредственно в электрическую?

Оказалось, что можно.

Вам всем, наверное, хорошо знакома бата­рейка карманного фонарика. Это гальваниче­ский элемент. Главный принцип работы такого элемента — превращение химической энер­гии в электрическую. Высокий к. п. д., бес­шумность, надежность, отсутствие подвиж­ных частей — все это замечательные качества элемента. Но, подобно вашей батарейке, любой гальванический элемент, даже очень мощный, недолговечен. Отдавая химическую энергию, растворяется его катод, напряжение элемента падает, а затем исчезает совсем. Желая про­длить жизнь элемента, мы должны делать его катодную пластину очень большой и тяжелой: ведь именно в ней заключен запас топлива. Но тогда получается громоздкая, дорогая уста­новка, возвращающая нас в прошлое техники.

А если не погружать в банку элемента сразу весь запас топлива, а подавать его туда посте­пенно и там превращать его энергию в элект­ричество? Впервые мысль эта пришла русскому ученому П. Н. Яблочкову. Он поставил много опытов, но результата не добился. Топливные элементы были созданы лишь 70 лет спустя.

Ученые вспомнили о том, что электри­ческий ток, проходя через воду, легко разла­гает ее на водород и кислород. Такие опыты делают в каждой школе. Так нельзя ли сделать наоборот — заставить кислород и водород со­единяться в молекулы воды? При этом, оказы­вается, возвращается то, что мы затрачиваем на разложение воды,— электрическая энергия!

Первые топливные элементы работали на во­дороде и кислороде. Оба эти газа подавались по трубкам в ванну с едкой щелочью. Там после нескольких химических реакций получалась вода и на опущенных в ванну электродах появ­лялась разность потенциалов — электрическое напряжение. В таком элементе топливом слу­жит водород, который окисляется кислородом. В результате получаются вода и электрическая энергия. Образно говоря, водород сжигается без огня; в самом деле, ведь любое горение — это окисление топлива кислородом.

Один такой элемент действовал в лабора­тории несколько лет и ни на минуту не сни­зил мощности, правда, пока довольно малень­кой. А его к. п. д. оказался равным 76%.

Именно такой высокий к. п. д. привлекает сейчас к топливным элементам всеобщее внимание.

Дело в том, что его можно повышать и дальше, до 90%! Такой экономичности не дает никакое другое энергетическое превращение.

Плохо, конечно, что топливом служит во­дород: он довольно дорог, требует осторожного обращения, тяжелых баллонов для перевозки. Но уже построены первые образцы топливных элементов, где сжигается без огня более удоб­ное топливо, например нефтяной газ пропан.

Ученые считают, что со временем в топлив­ных элементах можно будет расходовать раз­ные виды топлива — не только газы, но и жидкости, а может быть,— кто знает! — и твер­дые «поленья». Это будет великим достиже­нием электроэнергетики.