В океане энергии

Хотя до сих пор промышленностью еще не выпускаются электрохимические генераторы, есть все основания полагать, что выпуск их и широкое использование в самых различных областях начнутся в обозримом будущем. Какие трудности стоят на этом пути? Их несколько, и среди них выделяются две главные. Первая состоит в том, что водород как топливо хотя и не дефицитен — его можно получать, например, из воды, но достаточно дорог. Можно добывать водород из обычного топлива, если измельченный уголь обрабатывать водяным паром. Происходит реакция С+Н20—*СО+Н2. Полученную смесь СО и Н2 еще раз обрабатывают водяным паром, после чего образуется двуокись углерода С02 и дополнительный водород. Но подобная добыча водорода сопряжена с затратами энергии, поэтому кпд электрохимических генераторов, работающих с такими видами топлива, как уголь и природный газ, оказывается не более 40%.

Но это еще полбеды. Хуже обстоит дело со второй трудностью. О ней мы должны были бы сказать в самом начале обсуждения принципа действия гальванических элементов. Не случилось этого потому, что, поскольку речь шла о батарейках для карманных фонариков и магнитофонов, нас мало интересовал, скажем, максимальный ток, который создает элемент, или все тот же кпд.

На что же следовало обратить внимание? Электродные реакции проходят с.определенной скоростью. Например, количество ионов цинка, переходящих в раствор в единицу времени из металла в электролит, определяется химической активностью выбранной пары цинк—электролит. Повысить это количество можно одним-единетвен-ным способом, увеличив поверхность соприкосновения цинка с электролитом. В частности, для этого использовались порошковые цинковые электроды. В случае топливных элементов все обстоит сложнее. Здесь в одном месте должны встретиться не две, а три фазы: твердый электрод, жидкий электролит и газ (водород или кислород). Скорость реакции существенным образом зависит от того, сколько газа растворено в электролите, а водород и кислород растворяются очень плохо.

Одно из решений этой проблемы состоит в том, чтобы использовать пористые электроды — у них большая поверхность. Электрод изготовляется из смеси двух веществ, одно из которых хорошо смачивается водой,— такие вещества называют гидрофильными. Поры в гидрофильном веществе заполняются электролитом. Другое вещество, наоборот, отталкивает воду — такие вещества называют гидрофобными. Поры в нем заполняются газом. Все это хорошо на бумаге, а в жизни встречаются все новые и новые трудности, из-за которых мы до сих пор не имеем дешевых и эффективных электрохимических генераторов, хотя, казалось бы, есть все основания для оптимизма.