khimie.ru

Электроэнергия… Мы настолько привыкли к ее повседневной помощи, что даже, оставшись без электричества всего на несколько часов, не задумываемся о его роли в нашей жизни.

А ведь, разыскивая перегоревшую пробку при тусклом свете бог весть откуда взявшейся свечки, нам бы стоило поразмыслить о многом: о том, к примеру, что электрический ток — наиболее удобный вид энергии, который очень просто передавать на большие расстояния, который легко превращается в свет, тепло, механическую работу…

Полезно было бы также мысленно представить себе ту обстановку, когда Его Величество Пар, грубо работая локтями, всюду прокладывал себе дорогу.

Попробуем вообразить картину типичной фабрики тех времен.

В каком-нибудь углу фабричного здания мы увидели бы непременно паровую машину. Она добывает из каменного угля — он лежит тут же громадной черной грудой — энергию, приводящую в движение все механизмы нашей воображаемой фабрики. И вот тут бы мы заметили странные вещи. От этой главной паровой машины по всем направлениям расходится бесчисленная сеть всевозможных передаточных валов и ремней, переносящих добытую энергию во все стороны.

Посмотрите какая путаница ремней! Послушайте, что за шум! Какие громадные потери энергии при этом неудобном способе переноса! Вряд ли из всей и без того куцей энергии, добываемой паровой машиной, до места доходило более 50 процентов…

Валы, ремни, шкивы, зубчатые колеса, всякие там шестеренки — все это оказалось ненужным с приходом электричества.

По самой своей природе паровая машина была удобна лишь для широкомасштабного производства энергии. Здесь трудно добывать энергию маленькими порциями или прерывистым путем, так сказать, после нажатия кнопки.

Крошечные паровые машины, в которых, по требованию, огонь в печи гас бы и вновь возобновлялся,— это конечно абсурд. Но те же самые поколения, которые наблюдали победное шествие паровых машин, были свидетелями решающих открытий, приведших к тому, что теперь энергию можно было «фасовать» в любых порциях, больших и малых, и транспортировать в любое место. Этой удобной формой энергии было, конечно же, электричество.

Но как его получать? Получать в широких масштабах?

В те дни, когда энергетика, основанная на энергии расширяющегося пара, только набирала силу, электрический ток людям уже давали (правда, в количествах, которые наш век счел бы смехотворными) гальванические элементы. А значит, могло найтись большое дело и для их электрохимической «родни» — топливных элементов. То был для них хороший шанс.

Вопрос стоял остро. Шла конкурентная борьба между различными возможными способами получения столь желанного электричества.

Конечно же, источником энергии (тут мнения тогда не расходились) должен был быть дешевый уголь. Но извлекать из него химическую энергию можно было различными приемами.

Первый путь — о нем мы уже много говорили — это топливные элементы.

Но был и второй путь, в отличие от первого окольный, многоступенчатый (он успешно практикуется и до сего дня). Это путь прямого сжигания топлива, то, что сейчас называется тепловой станцией.

Тепловые станции возникли не в один день. Эта длинная цепочка процессов: сожгли уголь — нагретый пар приводит в действие лопасти паровой турбины (или толкает поршень паровой машины), а уж ее механическая энергия в свою очередь побуждает к работе электрический генератор.

Вот этой-то последней стадии лет этак сто назад не было и в помине. И здесь-то для топливных элементов и был тот самый шанс, о котором мы упоминали выше.

Но времена менялись. Еще в 30-х годах прошлого века Фарадей показал, как можно вырабатывать электричество при помощи механического движения проводника, пересекающего силовые линии магнитного поля. В таком электрическом генераторе, или динамо, кинетическая энергия движения превращалась в электрическую. И это могло стать хорошим дополнением к паровой машине.

Дело стало за достаточно мощным магнитом, ибо чем интенсивнее силовые линии магнитного поля, тем больше возникающий в проводнике ток. И эта техническая задача была вскоре решена.

Дальнейшие события не заставили себя долго ждать. В 1872 году немецкий электротехник Фридрих фон Хефнер-Альтенек (1845—1904), ведущий конструктор и главный инженер фирмы «Сименс и Гальске», сконструировав первый эффективно действующий генератор постоянного тока.

Теперь можно было дешево и в изобилии производить электричество, не только сжигая, скажем, уголь или другое подходящее топливо, но и используя энергию падающей (гидроэлектростанции) воды.

То был для сторонников, поборников электрохимического способа получения энергии (и для топливных элементов, делающих лишь первые робкие шаги) сокрушительный удар. Вскоре за ним последовал другой, не менее внушительный.

Нанесли его топливному элементу двигатели внутреннего сгорания.

Если бы на рубеже XX века двигатели внутреннего сгорания развивались бы не столь стремительно, как это было в действительности, возможно, уже давно бы по дорогам планеты бегали бесшумные, экономичные, не загрязняющие атмосферу электромобили, получающие энергию от топливных элементов.

Однако вышло не так: замечательные достижения в конструировании двигателей внутреннего сгорания, их бурное, стремительное развитие и рост новой техники, основанной на их применении, решили тогда спор не в пользу топливного элемента.

Сложная проблема топливных элементов, естественно, не вызывала особого энтузиазма. Вопрос был временно похоронен.