Удельная емкость такого супераккумулятора раз в десять, а то и в двенадцать превосходит ту же характеристику свинцово-кислотного. Сернонатриевый элемент дешев. Применяемые в нем материалы не дефицитны. Во время работы из него не выделяются газы, значит, его можно герметизировать. А если добавить к этому еще и простоту заряда, то может показаться, что решение проблемы у нас в кармане. Но попробуем перечислить и недостатки. Сера и натрий огнеопасны. А перед работой аккумулятор необходимо подогревать. Едкие вещества легко разъедают — коррозируют — герметическую оболочку. А ведь натрий так жадно соединяется с водой, что реакция подобна взрыву. Да и расплавленная сера при контакте с воздухом образует ядовитый сернистый газ. Так что, несмотря на герметичность, такой аккумулятор требует большой осторожности при эксплуатации.
Автомобили и электромобили конца XIX века.
Очень похож на только что описанный элемент и хлорно-литиевый аккумулятор, удельная энергоемкость которого еще выше. Но у него серьезным недостатком является ядовитость хлора. А ну как прорвется он где-нибудь! Конечно, бензин тоже не такое уж безобидное вещество, особенно если поблизости есть открытый огонь. Но к свойствам бензина все привыкли. А вот к характеру натрия и лития, хлора и серы относимся пока настороженно.
Специалисты считают, что пока супераккумуляторы еще не могут найти реального применения в обычной технике. Но они разрабатываются, постоянно совершенствуются и считаются весьма перспективными.
В научных журналах нередко появляются сообщения о создании опытных образцов и разработок очень любопытных аккумуляторных батарей. Вот, например, одна из них — литиево-никельгалоидная. В ней работает уже знакомый нам металл литий и неядовитое неорганическое фтористое соединение никеля. Отсутствие газовыделения позволяет и этот аккумулятор сделать полностью герметичным. Он не требует подогрева. Энергоемкость его — на уровне супераккумуляторов, а процесс зарядки длится всего несколько минут. Прекрасно, не правда ли? Но пока этот элемент еще не вышел из стен научно-исследовательских лабораторий. И конкретно говорить о его возможностях рановато.
Глубоководный аппарат «Алюминаут», снабженный медными аккумуляторами.
Современный советский микроавтобус РАФ-2210, работающий от аккумуляторов.
Разрабатываются воздушно-цинковые аккумуляторы, использующие кислород атмосферы, окисляющий цинковый анод. В них запас энергии будет определяться вообще количеством цинка, способного вступить в реакцию. Пока их еще трудно хранить и у них чересчур малый срок службы. Идея использовать воздух в качестве одной из составляющих системы накопителя энергии, конечно, очень заманчива. Но реализовать ее нелегко.
Интересным и перспективным направлением работ является разработка топливных элементов. Правда, некоторые исследователи считают, что эти системы, занимающие промежуточное положение между гальваническими элементами и аккумуляторами, относятся скорее к электрическим машинам. Они их так и называют: электрохимические генераторы — ЭХГ. В топливных элементах свободная энергия электрохимической реакции переходит непосредственно в электрическую энергию. Вот, например, схема водороднокислородного топливного элемента: газ водород поступает из баллона-термоса, где хранится в сжиженном состоянии, к отрицательному электроду-катализатору. Здесь он ионизуется. Точно так же к положительному электроду поступает кислород. Ионы водорода проходят через ионообменную мембрану, соединяются с ионами кислорода. Образовавшаяся в результате реакции вода — единственный «выхлоп» такого элемента-генератора. Заманчивая перспектива, не так ли?
В качестве топлива может применяться не только сжиженный водород, но и другие вещества. Немало научно-исследовательских лабораторий сегодня работают над тем, чтобы довести водородно-кислородный топливный элемент до промышленного состояния. И есть мнение, что в ближайшее десятилетие нас ожидает здесь настоящая техническая революция.
Белое пятно на карте науки
Недавно в завязавшемся разговоре с приятелями физиками услышал я любопытное суждение: «Самым энергоемким аккумулятором относительно единицы массы была бы шаровая молния…»
Что же это такое? «Шаровая молния — редко встречающаяся форма молнии, представляющая собой светящееся шарообразное или грушевидное тело диаметром 10–20 сантиметров и больше, образующееся обычно вслед за ударом линейной молнии. Существует от 1 секунды до нескольких минут». (Советский энциклопедический словарь. Москва, 1980, с. 1517.)
Не знаю, как вам покажется, но для меня информации в этой статье «не густо». Может быть, попробовать прочитать в том же словаре статью «Молния»? Откроем страницу номер 832… «Молния, гигантский электрический искровой разряд между облаками или между облаками и земной поверхностью, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды. Молния сопровождается громом».
Не очень много в этих определениях общего. Да это и понятно. С тех пор как люди перестали видеть в явлениях природы «гнев божий», о шаровой молнии написано множество заметок, статей, книг, и все равно никто из ученых не знает, что это такое.
Вот характеристика этого удивительного явления, составленная по огромному количеству наблюдений:
1. Внутренняя емкость — от 0,1 до 4 кВт·ч.;
2. Время существования — от нескольких секунд до 4 минут;
3. Масса — от 0,5 до 50 г.;
4. Плотность — от 0,0013 до 0,015 г/см3.
Смотрите, какая точность! И все равно никто не знает, что такое шаровая молния. Просто досада какая-то!
Одним из первых ученых, вполне грамотно описавших шаровую молнию, был Доменик Франсуа Араго. Правда, и он больше спрашивал, чем объяснял: «Как и где образуются эти скопления весомой материи, сильно пропитанные веществом молний? Какова их природа?.. По этому поводу в науке существует пробел, который необходимо заполнить».
Эти слова он писал в середине прошлого века, выпуская интереснейшую книгу «Гром и молния». В 1885 году она была переведена и издана у нас в Петербурге.
Араго был уверен, что шаровая молния — это шар с гремучими газами — соединением азота с кислородом, — насквозь пропитанный «веществом молнии». Такой шар, по мнению ученого, возникал в грозовых облаках, заряжался наподобие конденсатора электричеством разных знаков и падал на землю. Изолятором в таком конденсаторе мог служить сухой, уплотненный электрическими силами слой воздуха между заряженными оболочками.
В случае «пробоя» изоляции искра поджигала гремучие газы — и шар взрывался. Если же «пробоя» не происходило, электрическая энергия могла тихо «стечь» с шара — и он так же тихо исчезал.
К сожалению, в гипотезе Араго слова не говорилось о «магниевой материи», игравшей не последнюю роль в жизни шаровой молнии.
Потом было еще много предположений о природе этого загадочного явления. Одни авторы считали, что шаровая молния несет в себе весь запас имеющейся энергии. Другие, напротив, предполагали, что источник ее находится вне шаровой молнии. Может возникнуть вопрос: если положение дел настолько неопределенно, то как могли составить ту конкретную характеристику, которую я привел? Ведь там даны и масса, и плотность, будто шаровую молнию взвесили и пощупали, есть даже энергоемкость… Как ее определили?
В 1936 году в редакцию английской газеты «Дейли мейл» пришло письмо одного читателя из графства Херфордшир. Вот что он писал:
«Сэр! Во время грозы я видел большой раскаленный шар, спустившийся с неба. Он ударил в наш дом, перерезал телефонные провода, зажег оконную раму и затем исчез в кадке с водой, стоявшей под окном.
Вода кипела затем в течение нескольких минут, но когда она достаточно остыла, чтобы можно было поискать шар, я ничего не смог обнаружить в бочке.
У. Моррис. Дарстоун, Херфорд».
