Что же такое топливный элемент? Это — батарея, которая преобразует химическую энергию топлива сразу и в тепловую, и в электрическую, например греет трубы и тут же освещает дом.
Состоит батарея из двух емкостей с водородом и кислородом, разделенных электролитом. Эта «перегородка» мешает образованию гремучей смеси. Реакция протекает под контролем; ее называют «холодным сжиганием водорода». Его молекулы благодаря катализатору теряют свои электроны. Зато, лишившись их, ионы водорода проникают сквозь электролит и соединяются с кислородом. В емкости с кислородом электроны оказываются в дефиците, а с водородом — в избытке. Появляются положительный и отрицательный полюса. Возникает электрический ток. Основным побочным продуктом этого технологического процесса является вода. Что же касается безопасности ТЭ, то, по оценкам экспертов, привычное для нас бытовое топливо — пропан и бутан — взрывоопаснее водорода.
Со временем водород и кислород могут стать неисчерпаемым источником тепла и света. На смену «углеродному веку» — эпохе нефти, бензина и угля — грядет «водородный век». Но тут начинаются проблемы.
Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. Однако в природе он встречается в основном лишь в виде различных соединений, и главное из них — вода. Получать водород можно путем электролиза воды — ее разложения на водород и кислород, — но этот процесс очень энергоемкий. Поэтому в выигрыше окажутся страны, обладающие запасами возобновляемой энергии. Так, экспортерами водорода могут стать страны Азии и Африки, если использовать для его электролиза солнечную энергию. На специальных танкерах водород будут доставлять в Европу для заправки автомобилей и домашних котельных.
В Исландии планируют приступить к промышленному электролизу воды, используя геотермальную энергию, которой страна изобилует. Власти Исландии надеются, что со временем все ее жители будут пользоваться лишь автомобилями, работающими на водороде. Излишки его станут важной статьей экспорта. Чем не пример для Камчатки с ее Долиной гейзеров?
Пока же водород можно получать за счет переработки (риформинга) природного газа, ведь этот газ содержит метан (СН>4). При его реакции с горячими водяными парами образуется смесь, насыщенная водородом. Этот технологический цикл намного дешевле электролиза. Поначалу домашние электростанции будут работать именно на метане.
Такая электростанция невелика она чуть больше холодильника. Ее подключают прямо к газовой колонке. Сейчас в ряде стран ведутся эксперименты по отапливанию домов подобными агрегатами. Так, в нидерландском Арнхейме вот уже шестой год действует домашняя электростанция мощностью 100 киловатт. В немецком Эссене похожая станция проработала более 20 тысяч часов, обогревая один из местных павильонов. Это — рекордный показатель! Свои опытные образцы «водородных котельных» есть в Торонто, Милане, Марбахе, Нюрнберге.
