Химические источники тока

Мы привыкли думать, что электричество – это прерогатива розеток, проводов и гаджетов. Но прямо сейчас, пока вы читаете этот текст, внутри вашего тела бушует настоящая электрохимическая буря. Ваше сердце бьется, мышцы двигаются, а мозг обрабатывает информацию только потому, что Вы – ходячая электростанция. Как устроено биологическое электричество и почему нас не бьет током изнутри? Давайте разберем эти вопросы в заметках на полях. В розетке ток – это направленное движение свободных электронов по металлическим проводам...

В прошлом посте мы разбирались, как устроены водородные автомобили. Главный вывод: внутри них стоит маленький электрохимический завод (топливный элемент), который соединяет водород с кислородом, дает ток и выбрасывает в атмосферу только чистую воду. Казалось бы – идеальная экологичная сказка! Но у этой сказки есть «грязный» секрет. Дело в том, что водород в чистом виде на Земле не валяется. Его нужно откуда-то добывать. И в зависимости от способа добычи электрохимики красят этот бесцветный газ во все цвета радуги...

Когда заходит речь о водородном транспорте, многие представляют себе машину с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), в который вместо бензина заливают водород. Такие проекты были, но это тупиковый путь – неэффективно и шумно. Современный водородный транспорт (например, легендарная Toyota Mirai) – это на самом деле электромобиль. Только у него вместо огромной и тяжелой батареи под капотом установлен персональный химический завод. Давайте разберем, как устроена эта магия с точки зрения электрохимии...

Мы щелкаем пультом от телевизора, включаем фонарик или проверяем время на настенных часах. За всеми этими привычными действиями стоит незаметный, но незаменимый помощник – обычная пальчиковая батарейка. Мы знаем, что внутри нее скрыта энергия. Но как именно эта маленькая металлическая капсула умудряется производить электричество? Если разрезать батарейку (чего делать строго не рекомендую!), мы не найдем там ни крутящихся шестеренок, ни готовых электрических молний. Там внутри – тишина и неподвижная химическая паста...

Каждый, кто хоть раз смотрел научно-популярные шоу или листал школьные учебники физики, видел этот трюк. Берется обычный лимон, в него втыкают медную монетку и цинковый гвоздь, подключают провода – и маленькая лампочка загорается. Выглядит как чистая магия. Но задумывались ли вы, откуда в цитрусе берется электричество? Популярный ответ звучит так: «В лимоне много кислоты, она и вырабатывает ток». Звучит логично, но с точки зрения науки – это огромное заблуждение. Лимон сам по себе не генерирует ни одного ватта...

В предыдущей заметке мы обсудили устройство и принцип работы топливных элементов, а также некоторые проблемы, связанные с их применением в качестве жизнеспособной технологии. Для решения различных технических проблем было разработано множество различных типов топливных элементов –щелочные (Alkaline Fuel Cell / AFC), фосфорнокислые (Phosphoric Acid Fuel Cell / PAFC), микробиологический (Microbial Fuel Cell / MFC), на базе расплавов карбонатов (Molten Carbonate Fuel Cell / MCFC), с протонпроводящей...