Топливный элемент
![Топливный элемент](/upload/userfiles/images/fe6720edbc85d985fcc34d068d4bbc56.png)
Идея преобразования химической энергии в электричество, при котором единственным отходом будет только вода, не нова. В наши дни она применяется для энергоснабжения домов, резервных источников питания и электромобилей.
Еще в 1838 г. валлийский физик Уильям Гроув создал экспериментальный топливный элемент, но только в 1950-х гг. была произведена первая коммерческая модель. В 1991 г. американский ученый Роджер Биллингс разработал топливный элемент, который можно использовать для питания электромобилей, а к 2010 г. в эксплуатацию было введено несколько электромобилей.
Существуют различные типы топливных элементов, но у всех имеется положительный и отрицательный электроды (анод и катод), а между ними – электролит. Большинство топливных элементов работают на водороде и кислороде. Атомы водорода подаются на анод, где они реагируют с катализатором (обычно это порошок платины). Каждый атом водорода теряет свой единственный электрон, который проходит по внешнему контуру, создавая электрический ток. Без электрона атомы водорода становятся положительными ионами и движутся через электролит к катоду. На катоде они вступают в реакцию с электронами и кислородом, образуя отход производства – воду, которая вытекает из аппарата. Очень важен правильный выбор электролита: он должен пропускать только положительные ионы водорода. Таким электролитом может служить гидроксид калия, фосфорная кислота или соли.
![Экспериментальный топливный элемент, используемый в исследованиях по повышению эффективности](/upload/userfiles/images/5f1c124124f5c81dfd956b4e3b6c33e5.jpg)
Экспериментальный топливный элемент, используемый в исследованиях по повышению эффективности
![НАСА активно использует топливные элементы для производства электроэнергии на космических кораблях. На фото топливный элемент извлекают из грузового отсека космического челнока](/upload/userfiles/images/c83879798784b8357b9324c70c7d3269.jpg)
НАСА активно использует топливные элементы для производства электроэнергии на космических кораблях. На фото топливный элемент извлекают из грузового отсека космического челнока
В отличие от батарей электрохимические генераторы требуют постоянной подачи топлива (обычно это водород) и кислорода, чтобы поддерживать химическую реакцию. Однако в них нет движущихся частей и не происходит горение, поэтому в идеальных условиях их надежность достигает 99,9999 %. У топливных элементов есть и еще одно преимущество: они не загрязняют окружающую среду. Одно из самых впечатляющих использований топливных элементов – электромобили. Сейчас уже производится несколько моделей таких машин, в том числе Toyota Mirai, которая может пройти без дозаправки около 502 км. Время заправки такой машины – 3–5 минут, после чего она за девять секунд может разогнаться до 97 км/ч. В Японии уже есть «водородное шоссе» с водородными заправочными станциями.
1009
2021.02.23 17:56:39