Техника - молодёжи 1999-01, страница 21
ПАТЕНТЫ Рубрику ведет заслуженный изобретатель РСФСР, профессор Юрий ЕРМАКОВ ТИХАЯ ЭНЕРГЕТИКА Только один такой плод науки, как паровая машина Джеймса Уатта, принес миру за первые 50 лет своего существования больше, чем мир с самого начала затратил на развитие науки. Ф.Энгельс Столь же высоко оценил Д.Ф.Ара-го, бессменный секретарь Парижской Академии наук на протяжении без малого четверти века, иностранный член Петербургской АН (с 1829-го), другой плод науки — вольтов столб: «Самый замечательный прибор из всех когда-либо изобретенных людьми, не исключая телескопа и паровой машины». История вольтова столба, не сошедшего со сцены технического прогресса, подобно машине Уатта, а остающегося на ней и, по мнению нашего читателя-изобретателя А.Ф.Дерявко, сулящего нам неисчислимые блага, начиналась с «животного электричества». Когда-то Луиджи Гальвани (1737 — 1798), прикоснувшись проводником из меди (с одного конца) и железа (с другого) к лапке препарированной лягушки, наблюдал сокращение ее ножных мышц. На заре индустриальной эпохи электричество казалось магической силой. Люди всерьез думали, что оно способно воскрешать мертвых. Эти упования воплотились в образе Франкенштейна, героя романа 19-летней Мэри Шелли, опубликованного ровно 180 лет назад. Созданное ею гальваническое чудовище с тех пор победно шествует по издательствам и киностудиям — чего и боялась сама Шелли: «Я уже вижу, что сотворила идола для отвратительных фантазий»... ОТ ВОЛЬТОВА СТОЛБА К ДЕРЯВКИНУ СТОЛБУ Алессандро Вольта (1745 — 1827) дружил с Гальвани. И не только повторил все его опыты, но и поставил новые, доказав не физиологическую, а физическую природу «животного электричества». Стремясь усилить эффект, обусловленный контактом двух разнородных проводников, Вольта изобрел гальваническую батарею — ее и принято называть вольтовым столбом. В 2000 г. ему исполнится 200 лет. Трудно переоценить его значение для физики и электротехники. Уже в 1802 г. русский ученый В.В.Петров на батарее из 2100 элементов осуществил электрический дуговой разряд. , Дуга Петрова стимулировала изобретение П.Н.Яблочковым (1875) и А.Н.Лодыгиным (1873) электроламп, а Н.Н.Бенардосом (1881) и Н.Г.Славя-новым (1888) — электросварки; она же вдохновила Майкла Фарадея на эксперименты по электролизу и электромагнетизму... И теперь, два века спустя, вольтов столб как техническая идея сохраняет способность к развитию — о чем свидетельствует патент России № 2067339 на термоэлектрогенератор Автор — инженер-теплоэнерге-тик из Краснодара Алексей Филиппович Дерявко — честно сообщил нам, что обращался во многие журналы, в том числе в специальные, но, по его словам, «они испугались печатать, назвав статью рекламной». Да и как не испугаться, коли тут предлагают ни много ни мало «наиболее экономичное, экологичное и надежное устройство для производства электроэнергии и синтетического топлива»! Я бы, пожалуй, тоже испугался — не сошлись автор на опыт США, Японии и Германии, «где давно и широко используют топливные генераторы на электростанциях, в поездах, автомобилях и даже в авиации». Что ж, рассмотрим очередного потомка вольтова столба — с той разницей, что тот был с жидким электролитом, а этот с твердым. Делаем продольный разрез (рис. 1) терракотового ящика (1) — и что же видим? Вафли какие-то... Впрочем, на аккумулятор ную батарею похоже. Дабы утвердиться в догадке, осматриваем корпус снаружи и видим два полюсных штыря — ну, точно, она самая; правда, смущают два патрубка (2): для водяного охлаждения, что ли? Хотя чего не бывает на свете. Может, в них и секрет изобретения? Не томите, Алексий, откройтесь! «А никто и не скрывается, — отвечает. — И насчет аккумуляторной батареи вы не угадали. Возьмите лупу да приглядитесь к этим вафлям, как вы их обозвать изволили». Хм! Этажерка, однако. Из абсолютно одинаковых элементов. «Электродные камеры», — поясняет Дерявко. Почему же камеры? Пакет из шайб ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 1 99 цинка, меди и влажной прокладки принято называть элементом, разве нет? «Да, у первооткрывателей электроды были плоскими шайбами. Но здесь и анод (3), и катод (4) — противни, поставленные кверху дном в охватывающие керамические мембраны (5)». На всякий случай напомню, что противень есть неглубокое корыто — мы ведь уже стали забывать свой родной язык. Упомянутые мембраны — пористые тела, обладающие выборочной проницаемостью для газов, а по форме — тоже противни Вот и получается: корыто в корыте образует камеру с туннельной полостью. Катодная камера ориентирована поперек анодной — вместе они составляют модуль. От старых добрых батарей унаследованы лишь прокладки (6) из нейтрального материала. «А теперь о патрубках, которые вы приняли за трубы охлаждения, — продолжает рассеивать мои заблуждения Алексей Филиппович. — Через них на самом деле подаются горячие газы: через один — метан или пропан в анодные камеры, через другой — воздух в катодные». Я уже ощущаю характерное для оппонента нетерпение: и что, остается поджечь, и генератор примется выдавать тепло и водяной пар? Вроде печки — одной из тех, что мы описали в № 7 за 1998 г.? «Опять мимо, — невозмутимо отвечает Дерявко. — Как раз поджигать-то и незачем. Газы отдадут скрытую в них энергию химическим путем — тихо, скромно, без фейерверков». Давайте же разберемся в принципе действия прибора — а то совсем заинтриговал Алексей Филиппович Начнем с воздуха. Попав в полость катодной камеры, кислород распадается на молекулы, далее на атомы, а те превращаются в анионы. На ионизацию кислорода требуется электричество, потребляемое из внешней цепи... Немая сцена. Мы-то думали, «де-рявкин столб» ПРОИЗВОДИТ электричество, а оказывается, он его... м-да. Кстати, о горячих газах, подаваемых в патрубки: на разогрев-то небось тоже электроэнергию тратите? «Нет, — Дерявко по-прежнему безмятежен. — Да хоть бы и тратили — это мелочи по сравнению с результатом». Ладно, поверим. Что дальше? А дальше анионы кислорода проникают к аноду через мембрану — она и есть твердый электролит: смесь двуокиси циркония ZrO? и углекислого кальция СаСОз, по-простому говоря, мела. (Уместно сравнить с сухим элементом, созданным французом Лекланше 130 лет назад: отрицательный электрод — цинковый корпус, положительный — двуокись марганца в смеси с графитовой пудрой, выведенной через угольный стержень кверху, электролит — паста из нашатырного спирта и хлористого цинка.) В анодные камеры, напоминаю подается топливо — метан или пропан. Там его уже поджидают анионы кислорода, просочившиеся сквозь мембра 18 |
