Техника - молодёжи 1999-01, страница 22

ну. А для углеводородов они — сущие пираньи: сожрут все, что угодно, да и любой металл одолеют — поэтому, кстати, корпус термоэлектрогенератора сработан из керамики, нейтральной к сильнейшим окислителям. Что же до газообразных углеводородов в анодной камере — судьба их предрешена: анионы кислорода раздирают их тяжелые, неповоротливые молекулы на атомы углерода и водорода и окисляют последние до углекислого газа и воды. Реакция сопровождается интенсивным выделением тепла — температура в камерах подскакивает до 1100° С. Вот вам и тепло для подогрева топлива! Газовая смесь, получившаяся «на выходе», испускает катионы (носители положительного заряда) и анионы (отрицательного). Те поступают во внешнюю цепь на электроды — иными словами, генерируется ток. Наконец-то! Ну а как насчет отличий от аналогов? □

АМЕРИКАНСКАЯ ЛАМПА НЕМЦА НЕРНСТА

Что внутри, например, у «твердоокис-ной топливной секции» (рис. 2а, б), защищенной патентом США № 4476196 от 9 октября 1984 г., на который ссылается Дерявко? Тот же керамический ящик (1), те же два патрубка (2) в коробчатых экранах — авторы, Роджер Пюпл и Джозеф Дьюзек, именуют их коллекторами; секция из анодных (3) и катодных (4) камер, разделенных корытообразными мембранами (5) и нейтральными прокладками, — словом, то же самое! И так же анодные и катодные камеры установлены перпендикулярно друг другу — такая компоновка удобна для подачи независи

мых потоков топлива и окислителя в их туннели. Последние, правда, многоканальные, а у Дерявко открытые. И добавка к материалу твердого электролита — диоксиду циркония — окись иттрия, что намного дороже мела.

Что ж, и вся разница? Но вспомним историю твердых электролитов. Еще в конце прошлого века, в пору электрического бума, немецкий физик Вальтер Нернст создал необычную лампу накаливания: вместо угольной или металлической нити, помещенной в вакуум или инертный газ, она имела открытый стерженек из смеси оксидов циркония и иттрия. Идея состояла в том, что некоторые кристаллические соединения проводят ток в результате движения ионов, а не электронов. Лампу Нернста приходилось зажигать спичкой, ибо керамический стерженек обретал проводимость при 800° С. Гораздо проще и удобнее щелкнуть выключателем — поэтому лампа не нашла спроса, но сами твердые электролиты получили широкое применение в индустрии нагревательных приборов. Позже оксид иттрия был заменен оксидом кальция — лишь консервативные американцы верны старому разорительному рецепту. Вон и катод у них из манганита лантана (LaMnCb), анод — из кобальто-циркониевой керамики, стабилизированной тем же ОКСИДОМ иттрия (Со+гЮг+УгОз) — В общем, денег не жалеют. Зато идея Дерявко, развивающая «кальциевый мотив», заметно удешевляет изготовление — так что замена окиси иттрия мелом вовсе «не мелочь, или это такая мелочь, которая может получить решающее значение». □

ПЕЧКА БОВЕРИ

Предельно просто воспроизводит механизм действия топливного генератора гальвано-керамический элемент швейцарского концерна AG Braun Boveri. Сей знаменитый производитель крупнейших в мире энергетических машин, турбин etc. давно уже проявляет интерес к малюсеньким генераторам — например, приобрел у Ульфа Босселя права на изобретенный им топливный элемент, защищенный американским патентом № 4997727.

В чем суть новаторства (рис. 3)? Классическую архитектуру (так эстеты от техники величают конструкцию) из анодной (1) и катодной (2) пластинок и керамического электролита (3) пионерской не назовешь. Электродные сэндвичи разделены газонепроницаемыми прокладк... нет, лучше сказать — платами (4) с отбортовка-ми. Небезынтересен их материал — гомогенный твердый раствор

восьми элементов в никеле, поименованный сплавом «ИнконельХ». Патентовладелец не скрывает его состава: хром — 15,0% по массе, титан — 2,5%, алюминий — 0,7%, ниобий — 1,0%, железо — 7,0%, кремний — 0,4%, марганец — 0,5%, углерод — 0,04%, остальное — никель...

А только ли он? Нет ли ноу-хау — какого-нибудь десятого элемента в микродозах, которые никаким анализом не обнаружишь? Металловеды хорошо знают, как «круто» иной элемент способен изменить свойства сплава. Вспомним пресловутый иттрий: сотой доли процента достаточно, чтобы по

высить твердость чугуна едва ли не вдвое, а его износостойкость — вчетверо! Да и что означает «X» после слова «Инконель»? Если это римская цифра — то намек на десятый элемент, в списке не указанный. Если буква «икс» — значит, неизвестная величина, то бишь опять-таки утаенный от публики компонент. Ну, впрочем, Бог им судья, этим швейцарским металлургам. Вернемся к конструкции.

Плато — биполярный электрод. На той его стороне, что контактирует с анодной пластиной, собирается положительный заряд, на другой, контактирующей с катодом, — соответственно отрицательный. Упомянутый контакт осуществляется через выступы (5) — плато «гористое». Две его противоположные друг другу отбор-товки ограждают камерные туннели от утечек топлива (метана) и окислителя (кислорода). Остается упомянуть размеры электродного сэндвича: 50x15x3 мм, а габариты всей печи из 8 «классических архитектур» — не больше батарейки «Крона». А вы, может, думали, это нечто типа голландки или буржуйки? Нет, даже не «сагаков-ка» (см. № 7 за 1998 г.). «Швейцарка», с вашего разрешения. Правда, для ее питания нужны кислородная подушка и баллон метана — с ними она потолще сагаковской выйдет

Понаблюдаем за отопительным процессом печки Бовери. В ее анодную камеру подается кислород, в катодную — метан. У Дерявко, если помните, наоборот. И у обоих греет — аж до 1100° по Цельсию! Видимо, электрохимической реакции окисления

ТЕХНИКА-МОЛОД ЕЖИ 1 99

19