Электростанция, которая всегда с тобой

В 1839 году в январском номере английского "Философского журнала" Уильям Роберт Гров привел результаты проведенного им опыта. Две платиновые полоски, полупогруженные в сосуд с разбавленной серной кислотой, обдувались: одна полоска (анод) - водородом, другая (катод) - кислородом. Когда Гров соединял внешние выводы этих полосок через гальванометр, то стрелка прибора отклонялась, что неопровержимо свидетельствовало: в цепи протекал электрический ток. Так впервые было создано замечательное электрохимическое устройство - топливный элемент (ТЭ).

В элементе Грова топливо (водород) сжигалось (соединялось с кислородом), конечный продукт этой реакции - вода. Не случайно этот электрохимический процесс называют еще "холодным горением". (Оно, кстати, аналогично процессу дыхания человека!)

С тех пор многие великие электрохимики, изобретатели и инженеры отдали дань разработке и теории работы ТЭ, и элементов его конструкции. Однако приемлемых результатов не получено до сих пор.

И все же топливный элемент сумел отвоевать себе пусть пока узкую, но очень важную нишу в специальных технических приложениях. И это стало возможно после того, как химики-органики синтезировали замечательный продукт - твердый полимерный электролит (ТПЭ).

О твердом полимерном электролите, этой тоненькой пленочке, весьма напоминающей обыкновенный полиэтилен, написаны десятки и сотни научных монографий. Главная особенность ТПЭ - его способность пропускать через себя положительно заряженные ионы водорода и надежно разделять реагирующие газы - водород и кислород. Мало того, по своим химическим свойствам эта пленочка эквивалентна┘ 20-процентному раствору серной кислоты.

Так вот, оказалось, что ТЭ, в которых раствор электролита заменен на твердый полимерный электролит, идеально подходят как источники энергии для относительно небольших изолированных потребителей. Буквально в самое последнее время конструкторы стали серьезно рассматривать возможность использования ТЭ для обеспечения электроэнергией мобильных электронных устройств - портативных компьютеров, сотовых телефонов и любых других мультимедийных устройств.

"Источники энергии будущего - это топливные элементы, - заявляет Михаэль Кранаветтер, руководитель исследовательской группы корпорации Siemens в городе Ульм. - Это произойдет, если мы научимся использовать для производства электричества кислород непосредственно из воздуха". Прототипы таких устройств уже созданы и продемонстрированы специалистами Siemens. Однако их цена и весо-габаритные характеристики пока все еще критичны для широкомасштабного использования в мобильных электронных устройствах. Но специалисты все-таки оценивают перспективу для ТПЭ весьма высоко.

Правда, для реализации этой перспективы предстоит решить еще одну сложную проблему - хранение водорода. По-настоящему золотой век для топливных элементов с ТПЭ наступит тогда, считают эксперты, когда удастся использовать в качестве топлива не газообразный водород, а водород в связанной форме, например жидкий метанол. Эта жидкость общедоступна и не требует каких-то особых условий хранения. Один литр метанола в качестве топлива для ТЭ может обеспечить электроэнергией в количестве почти 5 киловатт-часов. Один из мировых лидеров в области мобильных электронных устройств, фирма Motorola, уже создала прототип батареи метанольных топливных элементов для снабжения электроэнергией карманных компьютеров типа Palm.

Пример, судя по всему, оказался заразительным. Компания Casio Computer разработала собственные ТЭ для мобильных устройств. По словам разработчиков, топливные элементы могут поддерживать автономную работу портативного компьютера Casio FIVA в течение 20 часов. Комплектовать свои мобильные цифровые устройства Casio Computer начнет с 2004 года.

Любопытно, если верить сообщениям, появившимся в печати, что созданный конструкторами из Casio Computer топливный элемент использует метанол в качестве топлива и этот реактор "холодного горения" имеет размеры с почтовую марку.