khimie.ru

У. Гров и десятки других ученых и изобретателей, известных и безвестных,− все они настойчиво пытались вдохнуть жизнь в топливные элементы − такое, казалось бы, заманчивое техническое устройство. И все же «младенец» едва дышал.

Беда в том, что уж очень вяло протекало электрохимическое горение топлива. Образующиеся при этом токи были смехотворно малы. Могли произвести впечатление только на профанов. У серьезных же людей (особенно у энергетиков) топливные элементы вызывали лишь насмешки: куда им конкурировать с динамо-машиной, да просто с обычным горением березовых дров.

Отчего малы токи? Что происходит на границе «электрод-электролит»? Ответить исчерпывающе на эти вопросы должна электрохимия. Наиболее важный ее раздел, а именно кинетика электродных процессов, призван определить скорость электрохимических реакций, их_? так сказать, силу. Может быть, тут и спрятан «золотой ключик» проблемы топливных элементов?

«Знание законов скоростей реакции имеет громадное значение для техники, так как только при таком знании возможно систематически управлять применяемыми процессами, которые в конце концов все протекают во времени. Особенно важно это для медленных реакций, чтобы там, где это возможно, ускорить их течение, потому что время − деньги в химической промышленности».

Так писал в 1907 году В. Оствальд, глашатай проблемы топливных элементов.

Да, для электрохимических превращений время − важный фактор. Приведем такой пример. Если в водородно-кислородном топливном элементе водородный электрод сделать из свинца, то для сжигания одного кубического сантиметре водорода потребовалось бы ни много ни мало десятки тысяч лет!

В тех же условиях на платиновом электроде кубик газа расходуется всего аз час. Вот как важно правильно подобрать условия для электрохимических реакций.

Практика показала: не каждое сочетание двух электродов и электролита дает обильный ток. Поэтому совершенно безнадежно без науки искать оптимальные комбинации: пришлось бы, как это было прежде, вслепую испытывать многие тысячи вариантов.

Но, допустим, мы нашли удачные сочетания − исчерпана ли проблема? Нет. Даже если мы возьмем самые лучшие из катализаторов.

Вот платина − этот признанный чемпион катализа. Она успешно применяется в химической промышленности в таких, к примеру, многотоннажных производствах, как окисление аммиака в, азотную кислоту, при реформинге нефти и. т. д.

Один из организаторов советской платиновой промышленности − профессор О. Е. Звягинцев говорил, что платина для современной техники то же, что и соль для пищи: нужно немного, но обеда без нее не сваришь. И в самом деле: ежегодно в мире добывается всего несколько тонн платины, а требуется она всюду.

Платины мало, и все же давайте сделаем электроды топливных элементов из платины (или других дорогих и редких катализаторов),− решет ли это проблему? Увы, нет. Ведь с квадратного сантиметра платины при сжигании водорода удается сиять токи порядка миллиампера. Техника же требует токи в тысячи раз большие. Только обладая такими характеристиками, «холодное» горение может конкурировать с обычным сжиганием топлива.