Устройства алюмоводородной энергетики

Для того чтобы испробовать плоды предлагаемой учеными из ОИВТ РАН концепции, нужны реальные устройства, разнообразие которых на самом деле не очень велико. Прототипы всех таких устройств в институте созданы.

Генератор для мобильника

Наверное, многим знакома эта ситуация: отправившись в небольшой поход по окрестностям города, внезапно обнаруживаешь, что батарейка фонаря, фотоаппарата или, еще хуже, телефона полностью разряжена. Именно в таких случаях нужен генератор для зарядки мобильных устройств. Самый аскетичный из них работает по принципу «просто добавь воды»: в специальный сосуд наливают воду, добавляют ложку поваренной соли, опускают анод из алюминия с микродобавкой галлия. И все. Если теперь замкнуть сеть, например присоединить лампочку или зарядное устройство, анод начнет растворяться и появится электрический ток. Когда устройство больше не требуется, можно вылить воду, вытереть остатки анода и убрать до следующего раза.

Более сложный генератор — автоматический одноразовый. Чтобы его включить, надо нажать на кнопку: она прорвет стенку сосуда с соленой водой, вода заполнит межэлектродное пространство, активирует анод, и пойдет ток. Когда-нибудь отработанный картридж можно будет сдать на переработку.

В третьем варианте в генератор помещают таблетку, которая содержит воду и алюминиевый порошок. Между ними начинается химическая реакция, и получается водород, который идет в водородно-воздушный топливный элемент. Это устройство — прямой конкурент, например, метанольных топливных элементов. Однако оно полностью лишено их недостатков — неприятного запаха и необходимости иметь дело с жидким ядовитым веществом. Точно так же устроен внешний источник питания для ноутбука.

Все эти генераторы нужны в тех случаях, когда нет доступа к электрической сети. Например, во время похода, экспедиции или при проведении спасательной операции.

Генератор для электромобиля

Следующее устройство нужно для транспорта. Как известно, именно транспорт с двигателем внутреннего сгорания больше всего загрязняет городской воздух. Перевод городского транспорта на такой источник энергии, который не дает вредного выхлопа, несомненное благо. Ради этого в общем-то можно закрыть глаза на более высокую стоимость такой энергии. А самый чистый вид транспорта — электромобиль. Его главная проблема большой вес аккумуляторов и их долгое время зарядки. Поставив в автомобиле наряду с аккумуляторами еще и электрохимический генератор, удается существенно улучшить ситуацию: аккумуляторы обеспечивают пиковые значения энергии, например, при трогании с места и резком ускорении, а генератор в основном питает двигатель во время стабильного движения. Он же подзаряжает аккумуляторы. Сейчас в ОИВТ РАН проходит испытания электрический гольф-кар, в котором установлен алюминиевый генератор. Его анод сделан из сплава с небольшой добавкой индия, а электролит — щелочной. За счет того, что удалось отказаться от половины аккумуляторов, вес этой небольшой машины снизился на 80 кг. Одной загрузки алюминия хватает на 300–400 км пути, после чего генератор надо сдать на станцию обслуживания. Его там очистят от продуктов реакции и отправят на переработку.

Алюминий греет дом

Для получения электричества и тепла в отдельно стоящем коттедже подойдет комбинированная алюмоводородная установка. Обычный алюминиевый порошок, который выпускают в промышленных количествах, помещают в котел, где идет реакция с водой, нагретой до высокой температуры, при высоком давлении. Получившийся осадок выпадает в виде так называемого бемита — оксид-гидроксида алюминия, а главное, образуется смесь перегретого пара и горячего водорода. Они поступают в машинный электрогенератор или систему отопления (охлаждения) дома, где отдают тепло. После этого сконденсировавшаяся вода возвращается назад в котел, а охлажденный водород поступает в водородный топливный элемент, где генерирует электричество. При таком двойном способе генерации электричества один киловатт-час стоит около пяти рублей, то есть примерно в два раза больше, чем нынешний тариф на электроэнергию для населения. Время от времени из котла извлекают осадок и отправляют его на переработку. Впрочем, если исходный алюминий достаточно чист, осадок сам по себе может представлять огромную ценность — нанокристаллический порошок бемита сейчас стоит в восемь раз дороже исходного алюминия. И спрос на это вещество весьма велик: например, именно оно служит основой всем известных средств от расстройств желудка — маалокса и альмагеля.

В обозримом будущем большую энергетику не заменят ни водородная, ни алюминиевая. Однако для них есть неплохие ниши, где они дадут полезный эффект. Например, на многих территориях нашей страны нет систем централизованного электроснабжения.

В эти поселки, расположенные, как правило, на Севере, привозят мазут. Им топят, из него получают электричество. Завозить в такие поселки алюминий гораздо проще, чем бочки с мазутом: контейнеры с ним можно просто сбрасывать с вертолета. Очень интересный вариант — снабжение теплом и энергией элитных поселков или поселков, расположенных в районе заповедника, вроде олимпийских объектов в Красной Поляне под Сочи. В таких местах можно последовать примеру швейцарского курорта Саас-Фэ, где запрещено движение автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Ради привлечения туристов, желающих дышать чистым воздухом, можно пойти на некоторое удорожание энергии и получать ее с помощью экологически чистых алюминиевых и водородных устройств.