Судя по всему, ветровая и солнечная энергия опять отходят на второй план. Неизвестно, был ли клич по всему миру о поисках новых источников, но сейчас изобретения растут как грибы после дождя. Причем не футуристические, а самые что ни на есть реальные.

Реактор для производства биодизеля

Ищем новые виды топлива? Энергетических источников? Может быть, нефть? На самом деле нужно более внимательно посмотреть на то, что у нас растет под ногами, может, тогда и нефть не понадобится. 21 апреля на gizmag.co.uk появилась новость об устройстве, которое само по себе революционно, и при удачном стечении обстоятельств в мировом сообществе будет перестановка. Причем пока это происходит на очень интересном уровне - дан e-mail профессора Горана Йовановича (Goran Jovanovic) из Орегонского университета OSU (Oregon State University), который ищет партнеров для дальнейших исследований и практических разработок. На данный момент его устройство, именуемое микрореактором (его размер как половина кредитной карточки), позволяет из спирта и растительного масла делать биодизельное топливо, которое может заменить обычное дизельное. "Ветровая и солнечная энергия видится достаточно трудно применимой в рамках современных устройств на сегодняшний день. Но мы подходим к тому историческому периоду, когда уже не можем терпеть неопределенность с нефтяными энергоносителями". Как видно, мировые цены на нефть не дают покоя многим развитым странам. В одном из своих выступлений 2006 года президент США Джордж Буш дал поручительство поддержки в области исследований в создании биотоплива. И, в принципе, мы можем наблюдать первые результаты. Ключевой особенностью разработки от Горана Йовановича является то, что эти микрореакторы можно подключать параллельно для увеличения производительной мощности. И устройство размером с небольшой чемодан, включающее множество микрореакторов, может давать сотни тысяч галлонов биодизельного топлива в год. А фермеры вообще могут не зависеть от внешних источников энергии.

Биологический топливный элемент от Кайли Винсент

Мы перебираемся поближе, в Европу, и речь пойдет о новой разработке команды из Оксфордского университета под управлением Кайли Винсент (Kylie Vincent). Многие из вас уже слышали о водородных топливных элементах. Суть их действия такова: кислород и водород (окислитель и топливо) подаются с двух сторон обменной мембраны, разделяющей камеры, в каждой из которых находятся электроды, покрытые катализатором (платина). На одном из электродов, в той камере, куда поступает водород, он разделяется на протоны и электроны, но мембрана, в свою очередь, пропускает через себя только протоны. И для того, чтобы электронам проникнуть в реакцию синтеза воды, производящуюся в другой камере, электронам нужно пройти по внешней электрической цепи. То есть, так получается электрический ток. Но катализатор из платины и протонная мембрана очень дорогие, что не позволяет их широко использовать на практике, что, естественно, затормаживает их развитие. Да и современные достижения в этой области поэтому небольшие. Например, последний из разработанных таких источников способен генерировать очень слабый ток с напряжением 0,7 В, чего хватит только для небольших электронных устройств.

В марте прошлого года группа ученых из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign) под руководством профессора Пола Кениса (Paul Kenis) предложила свой усовершенствованный вариант, в котором не используется мембрана. Вместо нее профессор предложил уникальную конструкцию, основанную на способности жидкостей течь ламинарным потоком в тонких капиллярах. И хотя он избавился таким образом от самого дорогого элемента, создал опытный образец с размерами 30х1х1 мм, генерирующий мощность 0,25 Вт, он ограничил свое устройство в размерах. То есть они могут быть такими и никакими другими. Для достижения большей производительности необходимо делать целый каскад из таких устройств с параллельным и последовательным их подключениями. Причем платины нужно много.

А что же все-таки сейчас предложила Кайли Винсент? Она отказалась и от платины, и от мембраны, оставив только два электрода, на один из которых нанесен слой, взятый от бактерии (фермент - гидрогеназа), а второй покрыт слоем фермента от гриба (лакказа). Оба этих фермента способны выступать катализаторами тех же самых реакций, что и в "обычном" водородном элементе. А при экспериментах выяснилось, что "на вход" устройства достаточно подавать обычный воздух с небольшой примесью водорода.

Это событие эпохально тем, что можно полностью отказаться от дорогих элементов, поэтому питание на водородном топливе уже не заставит себя ждать.

Антиматерия...

Теперь о делах чуть более далеких. Наверняка многие видели в новостях на позапрошлой неделе, как ученые со всего мира наблюдали процесс появления антиматерии. Причем проведенные опыты намекнули о происхождении Вселенной, и на самом деле сейчас где-то должна находиться Антивселенная. Античастицы похожи на своих обычных "родственников", но несут противоположный заряд. "Антиблизнец" электрона - позитрон, заряжен положительно, а "антивариант" протона антипротон - отрицательно. То есть, у водорода должен быть антиводород, у гелия - антигелий, и так далее. При столкновении материи и антиматерии высвобождается огромное количество энергии, что соответствует самой простой и гениальной формуле E=mc². Причем всплеск огромный. Например, чтобы достичь Марса, на борту космического корабля нужно хранить меньше грамма антивещества. Хранить... А как им еще и рационально пользоваться. Именно эти задачи сейчас решает небольшая исследовательская компания Positronics Research, финансируемая Институтом перспективных концепций аэрокосмического агентства США (NIAC).

Если использовать в качестве топлива антипротоны, то при взаимодействии с материей они дают гамма-лучи колоссальной энергии. От нее трудно защититься и ею трудно управлять, то есть часть ее окажется бесполезной из-за очень большой энергии. А если взять позитроны, то энергия такого излучения будет меньшей примерно в 400 раз, что нам и подходит больше всего. Некоторое количество таких позитронов (практически, сотые доли грамма) помещают в специальные капсулы-ловушки, которые готовятся на Земле на специальных станциях. И с их помощью реализуются специальные "позитронные двигатели" или же "абляционные позитронные двигатели" (разработано два варианта), которые гораздо меньше по размерам и в 2-3 раза мощнее своих химических аналогов. Следовательно, мы получаем и меньший вес, и большую мощность.

Так что туристические полеты на Марс уже очень скоро станут реальностью.

Кристофер,
christopher@tut.by