Энергия из ничего: как водород хочет спасти планету
Представьте топливо, которое при сгорании превращается в обычную воду. Никакого дыма, никакого смога, никаких парниковых газов. Звучит как научная фантастика, но об этом задумывались ещё 200 лет назад. Водород - самый распространённый элемент во Вселенной, но на Земле с ним вечно какие-то сложности.
В 1839 году Уильям Гроув, судья по образованию и физик по призванию, собрал странную конструкцию. Он взял две пробирки, заполнил их водородом и кислородом, опустил туда платиновые электроды и вдруг получил электричество. Так появился первый топливный элемент. Гроув тогда ещё не знал, что запустил цепную реакцию идей, которая растянется на столетия.
Водородное безумие XIX века
После открытия Гроува началась настоящая водородная лихорадка. Изобретатели предлагали заправлять водородом уличные фонари, топить им дома и даже летать на дирижаблях. С дирижаблями вышло особенно эффектно. Немцы построили целый флот воздушных гигантов, накачанных водородом. Это было красиво, мощно и... опасно.
Гибель «Гинденбурга» в 1937 году поставила крест на водородной авиации. Люди увидели кадры, где огромный дирижабль сгорает за полминуты, и решили, что с водородом лучше не связываться. Хотя, если разобраться, горела не сама оболочка, а краска, которой она была покрыта. Но миф уже сложился - водород страшен и ненадёжен.
Космический поворот
Второе дыхание водородная энергетика получила в космосе. Когда конструкторы ракет искали самое мощное топливо, они вспомнили про лёгкий газ. Кислородно-водородная смесь даёт колоссальную тягу, а главное - при сгорании получается пар, который безопасен для двигателей. Американские «Аполлоны» летели на Луну именно на водороде.
Но самое интересное происходило на Земле. В 1959 году компания Allis-Chalmers показала трактор, работающий на водородных топливных элементах. Он пахал поле и вместо выхлопа выпускал водяной пар. Представляете лицо фермера, который увидел такое чудо?
Почему водород до сих пор не везде
Тут есть одна закавыка. Водород - это не топливо в привычном смысле, а скорее аккумулятор энергии. Чтобы его получить, нужно сначала эту энергию где-то взять. Самый простой способ - добывать водород из природного газа, но тогда выделяется углекислый газ. Экологи ругаются.
Можно получать водород электролизом воды, но тогда нужна электроэнергия. Если она с ветряков или солнечных батарей - получается чистый «зелёный» водород. Если с угольной электростанции - смысла нет. В Японии, например, пошли дальше - строят целые города на водороде и даже хотят возить его танкерами из Австралии, где будут получать из дешёвого угля.
Автомобильная история с привкусом воды
Про автомобили на водороде слышали все. Тойота выпустила «Мираж», Хёндэ - «Нессо». Машины едут тихо, заправляются за пять минут и не пахнут бензином. Но есть нюанс - водородные заправки считают по пальцам даже в развитых странах. Получается замкнутый круг: нет заправок - никто не покупает машины, нет машин - никто не строит заправки.
Инженеры предлагают другой путь. Можно не сжигать водород в двигателях, а использовать его в топливных элементах, которые превращают газ прямо в электричество. КПД получается под 60 процентов, тогда как у бензинового мотора - от силы 30. Но платина в электродах стоит бешеных денег, и пока дешёвой замены ей не нашли.
Взгляд в будущее
Сейчас водород переживает третье рождение. Европа приняла водородную стратегию, Россия строит заводы по сжижению водорода, Китай запускает водородные поезда. Даже самолёты на водороде проектируют - Airbus обещает поднять их в небо к 2035 году.
Получается удивительная вещь. Самый простой элемент, который ассоциировался с дирижаблями и взрывами, постепенно становится главным героем энергетического перехода. Водородная энергетика развивается рывками, через кризисы и разочарования, но каждый раз возвращается. Может быть, потому что идея сжигать топливо и получать вместо дыма воду слишком красива, чтобы от неё отказаться.
