Такое вкусное… топливо

...использовать подсолнечное масло!

Правда, приводить в движение автомобиль при этом будет все же не наша привычная «олія», а выделенный из нее водород, используемый в топливных элементах. Эти устройства в будущем представляются весьма перспективными и (главное!) экологически чистыми источниками энергии. Конструкторы надеются, что они станут сопоставимыми с привычными двигателями внутреннего сгорания не только по эффективности, но и по цене – существующие опытные образцы все же пока дороговаты для массового использования.

К тому же водород – основное топливо двигателей будущего – тоже надо из чего-то добывать. Если же использовать в качестве его источника углеводороды, то возвращается проблема загрязнения окружающей среды – только уже не во время работы двигателя, а на подготовительном этапе выделения водорода.

Поэтому ученые не прекращают поиски более совершенных источников «зеленого топлива». Про один из последних успехов в достижении этой цели сообщил на днях английский The Telegraph. Группа исследователей из университета города Лидс создала экспериментальный генератор водорода, для работы которого необходимы только подсолнечное масло, воздух, вода и два катализатора, содержащие один никель, а другой – углерод. Установка может вырабатывать водород в количествах, необходимых для приведения в действие легкового автомобиля.

Конечно, человечество еще не скоро созреет до того, чтобы ездить исключительно на подсолнечном масле, а вот источники питания, одним из основных ингредиентов которых служит обычный этиловый спирт, уже созданы.

Особенностью новых батарей является особый вид полимера, защищающий хрупкие энзимы, применяемые в качестве катализатора для расщепления этанола. Специалисты считают, что использование подобных батарей более эффективно и экономически выгодно, нежели применение обычных топливных элементов, катализаторы в которых выполнены из достаточно дорогих платины или рутения. В отличие от этих драгоценных металлов, энзимы более активны в качестве катализаторов, да и стоят поменьше.

Как известно, принцип действия топливных элементов основан на преобразовании энергии, выделяемой при окислении водорода кислородом, в электричество. Правда, газообразный водород взрывоопасен, поэтому вместо того, чтобы хранить его в «чистом» виде, применяют технологию получения его из различных растворов, в которых он находится в «связанном» состоянии, с применением соответствующих катализаторов. Одними из них и являются энзимы, способствующие выделению чистого водорода из этанолового топлива, а проще говоря – из спиртового раствора, например, водки.

Несмотря на свою эффективность, энзимы очень чувствительны к изменению кислотно-щелочного баланса, а также температуры окружающей среды, и при их резких колебаниях быстро «выходят из строя». В результате, до последнего времени биобатареи могли сохранять свой заряд не более нескольких суток.

Обычный метод защиты капризных энзимов состоял в нанесении их специальным образом на электроды топливного элемента, но и здесь они становились непригодными слишком быстро. Новый вариант сохранения активности биокатализатора, предложенный специалистами из университета г. Сент-Луис (штат Миссури), предполагает покрытие электродов особым пористым пластиком. Микроскопические отверстия-поры в его оболочке достаточно велики, чтобы энзимы могли «дышать», сохраняя предпочтительный для них баланс pH, но в то же время – слишком малы для того, чтобы сквозь них проникло алкогольное топливо.

По мнению авторов разработки, благодаря использованию нового метода защиты продолжительность «активной жизни» энзимов удалось продлить до двух месяцев, а энергетическая плотность батарей в тридцать два раза превышает соответствующий показатель существовавших ранее аналогов.

Как известно, еще в начале 2003 года компания Toshiba уже представила первый миниатюрный топливный элемент с металлическим катализатором, в котором в качестве топлива применяется раствор метилового спирта. Американские же ученые считают, что топливный элемент, работающий на этиловом спирте, гораздо эффективнее, да и подзаправить его можно в любой момент – был бы только под рукой подходящий напиток.

В ходе опытов разработчики использовали для этого джин и водку. Оказалось, кстати, что энзимы тоже «предпочитают» эти напитки токсичному метиловому спирту и работают на них гораздо более продуктивно. Энергии, которую они вырабатывают, вполне достаточно, чтобы в течение, по крайней мере, 80 суток приводить в действие небольшое электронное устройство – например, мобильный телефон.

Одно плохо – в отличие от метаноловых батарей японской компании, «водочные» топливные элементы обладают пока слишком большими размерами, и нося в одном кармане питаемую ими мобилку, другой надо держать свободным – для источника питания. Впрочем, авторы проекта не унывают и собираются уже в ближайшем будущем уменьшить размеры этаноловых батарей, а в месте с этим – и количество «потребляемых» ими спиртных напитков...

Впрочем, еще более эффективные и к тому же не требующие алкоголя топливные элементы уже около года продаются в Великобритании. Разработанные англичанином Кристианом Мельхушем и группой технологов из Бристольского университета, эти устройства в качестве топлива используют обыкновенный сахар и стоят всего около 10 фунтов стерлингов.

Принцип работы этой батареи состоит в использовании колонии бактерий E. Coli, которые в процессе своей жизнедеятельности расщепляют карбогитраты, высвобождая водород. В элементах также содержатся химические вещества, благодаря которым возникает цепь реакций окисления, в результате которых электроны, «оторванные» от атомов водорода, поступают на анод топливного элемента, создавая необходимый вольтаж.

В ходе опыта при помощи подобной батареи ученым удалось привести в движение миниатюрного робота. Авторы проекта уверены, что цепь из нескольких микробатарей сможет снабжать питанием, как минимум, 40-Вт. электроприборы в течение нескольких часов, при этом израсходовано будет всего 50 г сахара. Представляете? Воткнул вилку в сахарницу – и запускай кухонный комбайн или фен.

Но самое любопытное – англичане не собираются останавливаться на достигнутом и обещают в скором времени вместо сахара «кормить» бактерии в своих топливных элементах … сырыми овощами – например, свеклой или морковью. Это вам не водочку в батареи подливать…