Паливні елементи на водні або метанолі вже реально існують, хоча їх конструкція поки що далека від досконалості. Тепер вчені взялися за аміак.

Експерти єдині в думці, що в автомобілі двигун внутрішнього згоряння перспективи не має і в осяжному майбутньому поступиться місце електроприводу. Відповідно, інженерна думка активно працює над розробкою різних технічних рішень живлення електромобіля. Один з реалізованих на практиці варіантів — акумулятор, заряджається від стаціонарної розетки. Інший варіант — змінні акумулятори.

Але робити ставку на гальванічні елементи зовсім не обов’язково. Нітрохи не менш перспективним є привід від паливних елементів. Як і в акумуляторах, джерелом енергії тут теж служить електрохімічна реакція, але, на відміну від гальванічних елементів, необхідні речовини для цієї реакції надходять ззовні, а не обмежені внутрішніми запасами. Оскільки перетворення хімічної енергії в електричну в паливних елементах відбувається безпосередньо, минаючи пов’язаний з великими втратами процес горіння, їх ефективність може бути дуже високою — принаймні, теоретично. Практика, як водиться, виглядає менш райдужною.

Здійсненність ідеї доведена півстоліття тому

Втім, технологія деяких різновидів паливних елементів розроблена непогано — це стосується, насамперед, тих конструкцій, в яких паливом є водень. Є і моделі, що працюють на метиловому спирті. Тепер група німецьких інженерів вирішила звернути більш пильну увагу на аміак.

Тут зіграли роль дві обставини: по-перше, аміак є одним з найважливіших продуктів хімічної промисловості, світове виробництво якого сягає 150 мільйонів тонн на рік, а по-друге, рідкий аміак за вмістом запасеної хімічної енергії цілком порівнянний з бензином або дизельним паливом, але для використання в двигунах внутрішнього згоряння не годиться.

Це і спонукало групу хіміків з Геттінгенського університету на чолі з професором Свеном Шнайдером (Sven Schneider) взятися за вивчення питання про застосування аміаку в якості енергоносія для паливного елемента. «Паливний елемент, що може працювати на аміаку, був вперше реалізований в 60-х роках минулого століття, — пояснює учений. — Тоді з’явилася перша публікація на цю тему, тоді ж був виданий перший патент. Однак багато проблем досі не вирішено — так, щільність струму дуже низька, і міцність мембрани абсолютно недостатня. Але те, що такий паливний елемент в принципі можна реалізувати, — це вже доведено».

Мембрана, каталізатор… Проблем вистачає!

Згадана дослідником протонопровідна мембрана, що відділяє потік палива від потоку окислювача, — це найважливіша частина паливного елемента. Як правило, вона виготовляється з полімерних матеріалів, хоча є мембрани і з кераміки. Але аміачний паливний елемент пред’являє до мембрани особливі вимоги: оскільки аміак є основою, його розчин має яскраво виражені лужні властивості. «Мембрана — це серйозна проблема для аміаку. В останні роки широке застосування знаходять мембрани на основі оксидів — вони могли б підійти і для аміачного паливного елемента. Але їх стабільність вивчена поки що недостатньо. Тобто роботи в цьому напрямку знаходяться ще на дуже ранній стадії».

Втім, зараз геттінгенських хіміків більше турбує інша проблема — вони шукають оптимальний каталізатор. «Поки що ми використовуємо з’єднання іридію, — говорить професор Шнайдер. — Це розчинні каталізатори. Хоча простіше було б мати справу з гетерогенним каталізатором, який наноситься у вигляді покриття на тверді поверхні — електроди або мембрану. Такі технології сьогодні вже застосовуються досить широко».

Перспективи привабливі, але туманні

Втім, оскільки іридій входить в число найбільш рідкісних і дорогих металів платинової групи, навряд чи його використання в якості каталізатора може сприяти виходу аміачного паливного елемента на масовий ринок. Тим більше, що така конструкція досліджена поки незрівнянно гірше, ніж, скажімо, паливний елемент на водні.

Але про вихід на ринок мова поки не йде, визнає професор Шнайдер: «На сьогоднішній день паливний елемент на аміаку — це суто академічна проблема. Але я вважаю вкрай важливим при пошуку енергоносіїв майбутнього розглядати всі наявні варіанти і можливості — всі без винятку. А які з них потім будуть реалізовані на практиці і виявляться найбільш ефективними, — це сьогодні не піддається прогнозуванню».

За матеріалами www.dw.de