К общим достоинствам топливных элементов следует отнести сравнительно высокую экономичность, бесшумную работу, отсутствие вибраций, а также дыма, копоти и других отходов. Пока еще трудно предугадать все области, в которых могут найти применение топливные элементы, но уже сегодня можно с уверенностью сказать, что таких областей будет немало. Взять хотя бы автомобильный и железнодорожный транспорт, источники электроэнергии для различных объектов, удаленных от линий электропередач, и другие отрасли техники.
Интересна возможность получения электроэнергии в качестве побочного продукта в химической промышленности. Дело в том, что получение серной кислоты связано с окислением серы. Американские специалисты подсчитали, что если бы всю серу, израсходованную в США в 1959 году на получение серной кислоты, окислять в топливных элементах, то можно было бы получить 2% всей электроэнергии, выработанной в стране за год. Это количество почти в 30 раз превосходило бы электроэнергию, израсходованную в США за год на получение магния электролитическим способом!
Благодаря своим качествам топливные элементы представляют немалый интерес и для военно-морского флота. Проблемами топливных элементов по контрактам с ВМФ США занимается целый ряд американских фирм. Работы ведутся по двум основным направлениям. Во-первых, изучаются все вопросы, так или иначе связанные с топливными элементами, и накапливаются различные сведения из этой области. Во-вторых, предусматривается более детальная разработка тех типов топливных элементов, которые полнее других отвечают требованиям ВМФ.
По мнению американских специалистов, топливные элементы могут быть использованы в качестве источников электроэнергии на подводных лодках. При этом, конечно, учитывается, что подводные лодки с топливными элементами по многим показателям, в том числе и по времени непрерывного пребывания под водой, не могут идти в сравнение с атомными подводными лодками. Но в то же время топливные элементы позволят в несколько раз улучшить основные показатели оснащенных ими подводных лодок по сравнению с обычными дизель- аккумуляторными лодками.
Естественно, что на подводных лодках нельзя использовать воздух в качестве окислителя. Но для этой цели могут быть применены кислород (возможно, жидкий) или перекись водорода. Если на лодке будут установлены водородно-кислородные элементы, то водород также можно хранить на борту в жидком виде. Кроме того, водород можно получать из некоторых сложных веществ, например из углеводородов или аммиака.
Углеводороды при реакции с водяным паром образуют водород и СO2. Эти газы могут быть разделены с помощью молекулярного сита, причем СO2 удаляется за борт, а водород используется в топливных элементах. Для такого способа получения водорода могут быть использованы многие сорта топлива, в том числе дизельное, и метиловый спирт.
Аммиак при нагревании разлагается на азот и водород, которые можно отделить друг от друга также с помощью молекулярного сита. В другом случае газовую смесь можно пропускать через топливный элемент без разделения. Тогда основная часть водорода будет окисляться в топливном элементе, а остальная его часть может быть использована для нагревания аммиака. Для того чтобы не выпускать за борт газообразный азот и не демаскировать тем самым подводную лодку, его можно охладить жидким кислородом и превратить в жидкость, которую целесообразно сливать в емкости из-под кислорода по мере их освобождения.
Кроме водородно-кислородных элементов, по мнению американских специалистов, на подводных лодках можно применить элементы, работающие на амальгаме натрия, которые были описаны выше. У таких элементов не создаются трудности с удалением отходов, так как раствор NaOH легко может быть откачан за борт.
В печати сообщалось, что американская фирма «Дженерал Дайнемикс Корпорейшн» разработала проект малой подводной лодки противолодочной обороны с энергетической установкой на водородно-кислородных топливных элементах. Вся установка вместе с батареями и запасами топлива и окислителя размещается в трех смежных отсеках общей длиной 22 м при наибольшем диаметре 6,8 м. Масса батареи топливных элементов достигает 150 т, а отсек, в котором размещена батарея, занимает объем 270 м3 из общего объема трех отсеков в 600 м3.
Запасы топлива и окислителя обеспечивают общий ресурс энергии 78 000 квт-ч. Этот запас позволяет энергетической установке работать на пониженной до 200 квт мощности в течение 360 ч (15 суток) и, кроме того, дополнительно развивать полную мощность 600 квт в течение 10 ч.
7
Программа КПСС ставит перед работниками науки и техники нашей страны задачу овладения методами прямого преобразования энергии и внедрения этих методов в народное хозяйство. Мы привыкли, что советские ученые, инженеры и рабочие с честью и в срок выполняют задания своей родной партии. Поэтому в ближайшем будущем, а в исторических масштабах — уже завтра новая энергетика появится в промышленности, на морском и наземном транспорте и в других областях техники.
Мы дали самые общие сведения о новых преобразователях энергии, которые сравнительно скоро могут встретиться читателю. Может быть, он глубоко заинтересуется проблемами прямого преобразования энергии и своим трудом впишет новую страницу в развитие энергетики.
