Знание-сила, 2003 № 05 (911) - [2]

Так выглядит топливный элемент

1 - он представляет собой батарею из двух емкостей с водородом и кислородом, разделенных электролитом (в рамочке показан топливный элемент в разрезе по линии 1);

2 - биполярная пластина;

3 - газодиффузионный слой;

4 - катализатор;

5 - полимерноэлектролитическая мембрана;

6 - ионы водорода проникоют сквозь электролит и соединяются с кислородом

В 2005 году планируется начать серийный выпуск домашних миниэлектростанций. Немецкая фирма «Vaillant», один из пионеров этой отрасли, надеется уже к 2010 году продать около 100 тысяч подобных агрегатов, рассчитанных, как минимум, на 40 тысяч часов работы. К этому времени в Германии, например, каждый десятый дом можно будет отапливать с помощью ТЭ.

Со временем мини-электростанции станут доступны каждому, как в наши дни — мобильные телефоны. Основным топливом для них будет биомасса, например навоз или силос, ведь при ее брожении выделяется метан.

Кстати, домашние ТЭЦ могут вырабатывать гораздо больше тока, чем нужно в обычном хозяйстве. Ведь даже топливный элемент мощностью 5 киловатт покроет вашу обычную потребность в горячей воде и электроэнергии примерно на 80 процентов. Очевидно, излишки тока будут перераспределять, связав в единую сеть десятки тысяч топливных элементов. Так образуется виртуальная электростанция — назовем ее «Интертэц».

Массовое внедрение домашних котельных позволит децентрализовать энергетическую систему и защитит население от диктата крупных компании-монополистов и просчета городских и областных коммунальных служб. В энергетике возобладает та же тенденция, что в информатике (появление сети персональных компьютеров, потеснивших прежние ЭВМ) и в связи (появление сотовой связи).

Переносной топливный элемент

Исландские траулеры будут оснащены топливными элементами

Топливный элемент — универсальный источник питания. Он не только обогреет ваш дом, но и способен на многое другое.

*Так, американская фирма «Моторола» разработала ТЭ, который может служить раз в десять дольше, чем обычный аккумулятор мобильного телефона. Заряжают его сжиженным метанолом.

*В Германии создан миниатюрный ТЭ для ноутбука. Он рассчитан на десять часов непрерывной работы — аккумулятор сядет быстрее.

*Фирма «Боинг» ведет испытания ТЭ, которые могли бы питать бортовую аппаратуру самолета в случае ее аварийного отключения.

*В июне 2000 года со стапелей верфи в Гамбурге сошло на воду прогулочное судно «Гидра», работающее на ТЭ. Оно может принять на борт до 22 пассажиров. Запасов водорода на нем хватит на двухдневную морскую экскурсию.

*В марте 2002 года в Германии была спущена на воду первая в мире подводная лодка, оснащенная ТЭ. До 2006 года планируется выпустить шесть подводных лодок U31. Подобное судно может неделями находиться под водой. Его двигатели работают бесшумно, и потому противник не так легко обнаружит его, как обычную подлодку. Интерес к новой технике уже проявляют в Южной Корее, Испании, Португалии, Греции.

*В настоящее время в Японии ведется разработка ТЭ, которыми будут оснащены исландские траулеры. Сейчас 30 процентов всей нефти, закупаемой Исландией, идет на нужды рыболовного флота. Стремясь сэкономить на импорте нефти, власти страны обратились с необычной просьбой к японским инженерам.

Так выглядит домашняя электростанция

«Мерседес», работающий на товарных элементах, развивает спорость до 120 километров в час

Топливными элементами можно оснастить любые виды транспорта: мотоциклы, велосипеды, автобусы. Так, американская фирма «Palcan» выпускает ТЭ мощностью до одного киловатта, рассчитанные на любителей поберечь силы во время поездки на велосипеде. В некоторых городах США и Европы в последние годы появились автобусы, оснащенные ТЭ мощностью свыше 200 киловатт. Подобный транспорт может преодолевать расстояния до двухсот километров без всякой подзарядки. И конечно, нельзя забывать про обычные автомобили!

Правда, для них, по большому счету, нужно менять всю инфраструктуру, созданную в XX веке: вместо сети бензоколонок — строить такую же сеть станций, где заправляют водородом. По оценкам экспертов, только в Германии на это придется потратить около ста миллиардов евро. Пока там имеются всего две «водородные» колонки: в Мюнхене и Гамбурге. Не лучше положение и в других странах.

Получается замкнутый круг. На автомобили, работающие на водороде, нет спроса, потому что с ними мороки не оберешься — сервис для них не создан. А инвесторы не хотят вкладывать деньги в развитие сервиса, потому что на эти машины нет спроса. Впрочем, оптимисты считают, что уже лет через десять начнется серийный выпуск «водородных авто».

Выход все же есть: автомобиль — как и домашняя «котельная» — должен сам вырабатывать водород. В принципе, топливом для такой машины может стать любое вещество, содержащее атомы водорода: природный газ, метанол, бензин. Надо лишь оснастить ее «риформером», преобразующим соединения водорода в чистый водород.

В 2004 году фирмы «Опель», «Даймлер-Крайслер» и «Тойота» намерены начать выпуск электромобилей, работающих на топливных элементах. Так, «HydroGen 1» фирмы «Опель» успешно выдержал серию испытаний. Например, осенью 2001 года он участвовал в США в ралли для автомобилей с альтернативными двигателями, причем преодолел трассу длиной 442 километра, лишь однажды остановившись на заправку. «HydroGen 3» развивает скорость до 150 километров в час. Вместо выхлопных газов подобные машины выбрасывают в воздух клубы водяных паров.