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»).