Водородный мопед обесценит нефть

Похоже, в водородной энергетике недавно был осуществлен новый прорыв. На днях в Нью-Йорке группой изобретателей был представлен мопед на водородном двигателе, который, по их словам, способен на одном заряде преодолеть 160 км. Производители этого чуда техники говорят, что в ближайшем будущем они планируют создать подобный двигатель и для автомобилей.

Фото: Фото: AP

В основе двигателя мопеда находится картридж, содержащий силицид натрия и плотный металлический порошок. Химическая реакция, способствующая появлению электрического тока, начинается в тот момент, когда в картридж попадает вода, причем она необязательно должна быть чистой. Можно использовать любую жидкость с водой, даже мочу или воду из луж, сообщает Сybersecurity. ru.

Каков же основной принцип работы этой водородной батареи, а точнее топливного элемента на основе Н₂? Он достаточно прост. Подобная топливная батарея состоит из многих десятков элементарных ячеек, каждая примерно в сантиметр толщиной. Каждая ячейка, в свою очередь, состоит из двух электродов, сделанных из угля с добавлением платинового катализатора, разделённых электролитом.

На один электрод (анод) подводится топливо (водород), на другой (катод) — окислитель (кислород, добываемый из воздуха). Катод и анод разделены электролитом (им может быть полимер или раствор), который пропускает ионы и не пропускает электроны. На аноде водород распадается на электроны и протоны. Последние проходят через электролит и достигают катода, где соединяются с кислородом — образуется вода. Электроны же движутся к внешней части ячейки, где попадают в электрический контур, куда можно подсоединять нагрузку.

Сами понимаете, что подобная схема работает только тогда, когда водород постоянно поступает в топливный элемент. В этом-то и заключалась основная проблема использования водородных двигателей в современном мире — где взять столько Н₂в достаточном количестве. Ведь, в отличие от нефти и горючих углеводородных газов, залежей "прародителя воды" в природе нет. Весь технический(то есть используемый человеком) водород получается исключительно искусственным путем.

Читайте также: Перья вместо нанотрубок

Фото: AP

Основной метод получение Н₂в промышленных масштабах — электролиз воды, то есть пропускание через Н₂О мощных электрических разрядов, под действием которых она разлагается на водород и кислород. Этот метод дает достаточно Н₂, однако при этом весьма энергоемок (нужно потратить очень много электричества). Данное обстоятельство служит постоянной пищей для заявлений противников водородных двигателей о том, что их разработка бесперспективна из-за дороговизны используемого топлива.

Однако разработка американскими учеными нового картриджа, о котором говорилось выше, похоже, заставит скептиков надолго умолкнуть. Силицид натрия — достаточно дешевое сырье, а при пропускании воды через него он обеспечивает такое количество топлива, которого достаточно, чтобы мопед проехал около 160 километров со скоростью 80 км/ч. Причем весь его двигатель весит всего 600 г и он создан более чем наполовину из материалов вторичной переработки, что еще больше удешевляет его стоимость.

Еще более снизило стоимость двигателя и то, что платиновые катализаторы на электродах в данном случае заменены аналогами из сплава платины с другими металлами. Так что, по всей видимости, данная модель водородного двигателя в ближайшем будущем может быть вполне доступна широким массам покупателей. Правда, пока исключительно в США.

Хотя один недостаток у водородного мопеда эксперты все-таки обнаружили — он практически бесшумен, двигатель машины работает не громче, чем ноутбук. И хотя борцы с шумом на улицах только приветствовали тихий мотобайк, инженеры уже задумались о том, чтобы "добавить ему шума" искусственно: по их мнению, беззвучная работа механизма может быть опасна для участников дорожного движения. Разработчики планируют установить "трещалку" на мопед, которая бы работала в условиях города, но ее можно было бы отключить во время поездок в сельской местности.

Тем не менее, подобная конструкция, помимо того, что она сама по себе представляет практическую ценность, является весомым аргументом в споре между противниками и сторонниками водородной энергетики. Причем в пользу последних.

Началась эта дискуссия еще в 80-е годы прошлого века, когда ученые наконец-то выяснили, что запасы нефти и горючего газа на Земле не просто исчерпаемы, а, к сожалению, очень быстро исчерпаемы. Кроме того, к тому времени накопилось достаточно данных о том, что выхлопы двигателей внутреннего сгорания и тепловых электростанций сильно загрязняют окружающую среду в масштабе всей планеты. А это, в свою очередь, сказывается на здоровье людей.

Противники водородных двигателей постоянно говорили о том, что существующие способы получения водорода очень энергоемки, так что для того, что бы произвести хотя бы одну тонну этого газа, потребуется сжечь несколько десятков тонн нефти. А это отразится на состоянии окружающей среды не самым лучшем образом, да и не уничтожит нефте- и газозависимость человеческой цивилизации, а наоборот, усилит ее.

Фото: AP

Однако теперь подобная проблема может быть весьма изящно решена — заводы по производству водорода можно будет оснастить усовершенствованными топливными элементами с силицидом натрия, которые дадут необходимую для электролиза воды энергию. Получается, что водород можно заставить обеспечивать электричеством свое собственное производство. При этом, поскольку единственным выхлопом подобного двигателя является водяной пар, то никаких токсичных веществ в атмосферу поступать не будет.

Конечно же, на то, чтобы построить первую водородную электростанцию, наладить выпуск водородных автомобилей и создать сеть заправочных станций, потребуется немалое первоначальное денежное вложение. Однако подобное вообще необходимо для внедрения любой новой технологии. Вспомните, постройка железной дороги и производство паровозов было куда дороже содержания лошадей и изготовления повозок, однако в XIX веке человечество все-таки выбрало паровозы.

Нет никаких сомнений и в том, что водородная энергетика коренным образом изменит современную мировую экономику. Поскольку после начала массового производства водородных двигателей спрос на нефть и горючие газы сильно упадет, некоторые государства (например, Россия), уже не смогут существовать за счет продажи этих ресурсов, нужно будет придумывать новые схемы развития национальной экономики. Так может быть, лучше начать заниматься этим уже сейчас, пока водородный мопед не отбуксировал нас на задворки научно-технического прогресса и всей мировой цивилизации?

Читайте также в рубрике "Наука и техника"