Существует масса способов генерации электрической энергии - от весьма традиционных и до самых замысловатых. В повседневной жизни это не представляет особой проблемы, если только по какой-то нелепой причине вы не оказались на незнакомом конце города с разряженным телефоном. Однако найти источник энергии в полевых условиях посреди глуши порой является критической задачей для солдат. Им бы пригодилось портативное устройство, которое бы не занимало много места и могло бы выручить в непредвиденной ситуации.
Пару лет назад исследовательская лаборатория армии США (ARL) начала разработку такого прибора для получения энергии на основе элементарной химической реакции - гидролизе алюминия. При взаимодействии этого металла и воды образуется оксид алюминия и газообразный водород. На последнем основана целая отрасль водородной энергетики!
Водород как источник энергии
Водород уже давно известен как экологически чистое топливо, однако его транспортировка - непростая задача, Для этого его нужно либо сжижать, что весьма энергоемко, либо перевозить под давлением в специализированных цистернах. Ни один из этих способов не пришелся бы по вкусу военным на боевом задании, которым и без того приходится тащить на себе огромный груз (и не только ответственности). Поэтому синтез этого соединения на месте и только при необходимости является прекрасным вариантом.
Производство водорода с помощью гидролиза некоторых металлов - уже давно не новость. Однако при взаимодействии алюминия с водой, этот металл покрывается оксидным слоем, который предотвращает дальнейшую реакцию. Для ее возобновления необходимо удалить это пассивирующее покрытие, что обычно достигается с помощью таких агрессивных соединений, как концентрированные гидроксид натрия и соляная кислота, или при нагревании. Эти вещества являются токсичными и совсем небезопасными для использования.
Поэтому для развития своей идеи ученые из ARL выбрали другую стратегию и немного изменили структуру самого металла.
Секрет успеха
Сотрудники этой лаборатории разработали сплав на основе нанопорошка алюминия и других металлов. Один из материалов состава препятствует образованию оксидного слоя на поверхности алюминия, позволяя непрерывно производить газообразный водород. Производство этого порошка можно легко масштабировать, а сам продукт - безопасно транспортировать в виде спрессованных таблеток или в вакуумных пакетах. Таким образом, отпадет необходимость в баллонах с водородом, находящимся под высоким давлением.
Водород, полученный таким образом, может быть использован для питания широкого спектра устройств с помощью топливных элементов. Кроме этого, скорость его генерации довольна высока - стопроцентный выход достигается всего за три минуты. Водородный источник энергии оказался также весьма эффективным, один килограмм такого нанопорошка способен генерировать 4.4 киловатт. Такого количества энергии было бы достаточно для горения десяти светодиодных ламп в течение более двух дней.
Разработанный порошок можно отнести к категории "зеленых". В отличие от традиционного метода, для синтеза водорода здесь не нужно использовать вредных катализаторов, а побочные продукты реакции стабильны и нетоксичны.
Но самое главное преимущество этой системы питания - простота использования, что так важно в полевых условиях. В момент необходимости для получения энергии военным потребуется только сам нанопорошок (например, в виде таблетки) и любая доступная жидкость на водной основе. Хочется верить, что эта разработка значительно облегчит жизнь солдат, и наука с армией продолжат идти рука об руку, но только для мирных целей.
Читайте также:
🍅 Подопытные помидоры. Рассказываем про лайфхак, которым ученые пользуются при настройке МРТ.
🚀 Медицина в далеком космосе. Размышляем, как будут лечить космонавтов, отправившихся на Марс в недалеком будущем, и как лечат сейчас.
🧪 Тернистый путь разработки вакцины: прогресс канадской компании Medicago
Подписывайтесь на наш Инстаграм @mice.tomatoes там мы публикуем фотографии повседневной жизни ученых и рассказываем о личном опыте
