Техника - молодёжи 1994-08, страница 17

ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ:

ПОЯВИЛАСЬ НАДЕЖДА

Мечта об электромобиле - давняя. И с каждым годом необходимость в нем все острей. Ведь выхлопные газы транспорта - бич современных городов.

Эксперименты по созданию экологически чистой машины, и прежде

Лабораторный образец нового ЭХГ.

израсходуется, ток прекратится.

На этом принципе сконструированы применяемые в космонавтике водородно-кислородные топливные элементы. В них "водородный" и "кислородный" электроды формируются за счет подачи газов

всего, конечно, приемлемого источника энергии ведутся во многих лабораториях мира. И сколько раз казалось: вот-вот успех будет достигнут. Однако потом появлялись проблемы, и массовый выпуск откладывался на неопределенное время. Новую надежду дает разработанный группой ученых Института физико-технических проблем РАН под руководством кандидата химических наук А.Смирнова электрохимический генератор (ЭХГ), характеристики которого намного лучше, чем у ныне используемых. Так, по сравнению со свинцово-кислотными источниками он в 5 раз легче, имеет в 7 раз большую энергоемкость, может без смены электродов обеспечить движение на 500 - 700 км. Его к.п.д. около 50% против 30% у двигателя внутреннего сгорания. Стоить он будет, по оценкам специалистов, в 6,5 раза меньше, чем самые дешевые из аналогичных устройств.

Как удалось достичь таких параметров? Вначале напомним школьный опыт: в слабый раствор серной кислоты опускают две платиновые пластины и через эту систему пропускают электрический ток. На аноде выделяется водород, на катоде - кислород. Через некоторое время, когда пластины покрываются газами, внешний источник отключают. В результате получен гальванический элемент. Если теперь соединить электроды, в цепи потечет ток, а газы будут переходить обратно в раствор в виде ионов. Когда накопленный запас газов

из специальных баллонов к платиновым пластинам. Драгоценный металл используется, как катализатор, чтобы интенсифицировать перевод газов в ионное состояние. От этого зависит величина тока.

Главное достоинство такого электрохимического генератора -высокая энергоемкость. Но у него и много недостатков, препятствующих широкому внедрению - высокая цена, громоздкость, небезопасность.

Стремясь усовершенствовать и удешевить ЭХГ, ученые экспериментируют с самыми различными материалами. В частности, неплохие параметры, особенно по энергоемкости, у натрий-серных и литиевых источников. Но и они пока стоят слишком дорого. Кроме того, для интенсивной химической реакции, а значит, и получения значительного тока, в них требуется поддерживать высокие температуры. Поэтому до их массового использования еще далеко.

Группа А.Смирнова разработала металло-воздушный ЭХГ, в котором решены несколько принципиальных задач. Первая: в нем вообще не применяется водород. А кислород -не в чистом виде; за счет катода особой конструкции он захватывается прямо из воздуха. Следовательно, не нужны баллоны для хранения газов.

Вторая: кислород переводится в ионное состояние без присутствия в катоде драгоценных металлов. Он изготовлен из специального и довольно дешевого композитного материала.

Третья: и в аноде удалось обойтись без дорогих металлов. Он сделан из обыкновенного технического алюминия, который широко распространен в природе, легок, энергоемок, экологически безопасен. Но любой специалист возразит: такой генератор здорово потеряет в к.п.д. Ведь "грязный" алюминий вызовет в электролите побочные реакции с выделением водорода. Чтобы этого избежать, обычно в анод добавляют особые присадки, что резко повышает его стоимость.И тем не менее в новом ЭХГ газ не выделяется. Дело в том, что ингибитор хотя и введен, но не в металл, а в электролит, что оказалось значительно дешевле.

Четвертая решенная группой Смирнова задача. У металло-воз-душных ЭХГ есть серьезный недостаток: они разряжаются, даже когда машина стоит, движок не работает. Выход вроде бы очевидный: на период простоя вынуть пластины из электролита. Но сделать это просто и надежно никак не удавалось. И прежде всего потому, что при опускании пластин сложно соблюсти их центровку. В новой конструкции с проблемой сумели справиться. Теперь заправка автомобиля сводится к замене блока алюминиевых пластин, которая длится не более 10 минут.Кстати, образующийся при работе порошок-гидрат окиси алюминия - имеет большой спрос в керамической промышленности для изготовления керамики, фарфора и пр.

ЭХГ можно использовать совместно с созданными в НПО "Композит" накопителями энергии, емкость которых 600 Ф на 1,5 дм³. Они обеспечивают пусковые токи в несколько тысяч ампер. А значит, машина легко тронется с места, быстро разгонится.

В институте уже действует установка мощностью 15 Вт. Сегодня главный вопрос, где найти средства, чтобы сделать опытный образец на несколько киловатт. По оценкам ученых, при серийном производстве блок питания мощностью 15 кВт для автомобиля будет стоить в нынешних ценах около 2 млн.руб. ■

Основные характеристики ЭХГ Удельная энергоемкость 250 -

300 Вт.ч/кг Время непрерывной работы 10 - 20 ч Напряжение

постоянного тока 12 -100 В Рабочая температура -20 + 70°С

Юрий МЕДВЕДЕВ

Техника — молодежи 8' 94