Водород — топливо будущего

В публикации речь идет о развитии водородной энергетики для получения электрической и тепловой энергии в процессе использования водорода. Президиум НАН Украины утвердил целевую комплексную программу научных исследований «Фундаментальные проблемы водородной энергетики».

Ключевое условие перехода к водородной энергетике – это создание надежных и экономически целесообразных топливных ячеек, на которых могут работать мобильные телефоны, компьютеры, автомобили, электростанции.

Что будет, когда на Земле закончатся запасы нефти, угля и газа? Сегодня ученые уже знают ответ на этот вопрос: в недалеком будущем на смену традиционным видам топлива придет экологически чистый и неисчерпаемый источник — водород. Поэтому во многих странах мира исследования в области водородной энергетики стали приоритетными направлениями развития науки, они обеспечиваются финансовой поддержкой государства и бизнес-структур. На нынешнем этапе развития водородных технологий основной целью является уменьшение зависимости от традиционных энергоносителей.

Водородная энергетика — это получение электрической и тепловой энергии в процес­се использования водорода. Простейший пример: если через воду пропускать электриче­ский ток, она разлагается на кислород и водород. Этот процесс называется электролизом. Но воз­можно и обратное: если два атома водорода со­единить с атомом кислорода, получится молеку­ла воды, образуются электроны, а значит, появит­ся электрическая энергия. Топливная ячейка (топ­ливный элемент), или электрохимический гене­ратор, — устройство для получения электроэнер­гии с помощью описанных процессов.

Как мы получаем электроэнергию сегодня? Сжигаем газ, уголь, нефть, нагреваем до высокой температуры воду и превращаем ее в пар, а уже струя пара вращает турбину… То есть сначала идет тепловой процесс, дальше — механический и толь­ко потом получается электроэнергия. А в топлив­ных ячейках химический процесс напрямую ведет к получению электрической энергии. Коэффици­ент полезного действия достигает 80 процентов. Кроме того, полностью отсутствуют какие-либо вредные выбросы в атмосферу, продуктом реак­ции является только вода.

Мировой бум в области водородной энергетики не мог не привлечь внимание специалистов НАН Украины, и немало академических и отраслевых институтов в 60-80-х годах прошлого века успеш­но работали в этой области. Недавно президиум НАНУ утвердил целевую комплексную программу научных исследований «Фундаментальные пробле­мы водородной энергетики». Научный совет про­граммы возглавил вице-президент НАН Украины академик Виталий Дмитриевич Походенко. В цент­ре внимания исследований специалистов различ­ных научных направлений — химиков, физиков, ма­териаловедов, микробиологов, экономистов — при­оритетные процессы и технологии получения водо­рода, новые материалы для его хранения, накопле­ния, транспортировки и энергетического использо­вания. И все же ключевое условие перехода к водородной энергетике — это создание надежных и экономически целесообразных топливных ячеек, на которых могут работать мобильные телефоны, компьютеры, автомобили, электростанции, снабжаю­щие электричеством города и села. Ныне стоимость экспериментального легкового автомобиля с топ­ливными ячейками составляет за рубежом $100-200 тыс. Если в ближайшем будущем удаст­ся приблизить цену таких автомобилей к бензино­вым, это станет реальной альтернативой традиционному нефтяному топливу в странах, импортиру­ющих нефть. Вдумайтесь: в который раз человек повторяет созданное природой устройство для по­лучения энергии?! Биохимики установили, что био­логическая водородно-кислородная топливная ячейка «вмонтирована» в каждую живую клетку. Ис­точником водорода в организме служит пища — жиры, белки и углеводы. В желудке, кишечнике, клетках она в конечном итоге разлагается до моно­меров, которые, в свою очередь, после ряда хими­ческих преобразований дают водород, присоеди­ненный к молекуле-носителю, например, входящей в состав молекулы глюкозы. Кислород из воздуха попадает в кровь через легкие, соединяется с ге­моглобином и разносится по всем тканям. Процесс соединения водорода с кислородом составляет основу биоэнергетики организма. Здесь в благо­приятных условиях (умеренная температура, нор­мальное давление, водная среда) химическая энер­гия с высоким коэффициентом полезного действия превращается в тепловую, механическую (движе­ние мышц), электрическую (электрический скат), световую (насекомые, излучающие свет). Все про­цессы в природе очень рациональны, поэтому шаги по реальному использованию топливных ячеек дают надежду на энергетическое будущее.

На выполнение программы направлены пока скромные государственные средства. В дальней­ших планах НАН Украины — привлечение финан­совой помощи коммерческих структур. Ведь если не поторопиться в этом глобальном деле, можно попасть в зависимость от тех стран, которые вы­играют в технологической гонке за обладание во­дородным двигателем.

(По материалам «Всеукраинской технической газеты»).

Поделиться в соц. сетях