Электричество предложено получать из предгрозового воздуха

Электроэнергию можно получать в буквальном смысле из воздуха. Правда, только перед грозой и только если удастся довести до практической реализации идею бразильского профессора Фернандо Галембека.

На 240-й ежегодной встрече Американского химического общества, прошедшей 25 августа в Бостоне, Галембек, чья область научных интересов лежит в сфере физической химии, рассказал о том, что провел серию экспериментов, результаты которых теоретически можно использовать для производства электроэнергии.

Утилизация атмосферного электричества (уже названного «гигроэлектричество», то есть дословно «влажное электричество») могла бы как составить конкуренцию традиционным электростанциям, так и помочь в решении проблемы молниезащиты. Вместо того, чтобы отводить разряды в землю громоотводами и устанавливать специальные средства для защиты электрических цепей, можно было бы просто ликвидировать саму причину появления молний вблизи защищаемого объекта. По крайней мере, если следовать озвученному Галембеком предложению.

Как это работает?

Ознакомиться с деталями проведенных экспериментов можно в статье ученого, доступной на сайте Американского химического общества. Как пишет Галембек, его установка была сравнительно простой и состояла из двух металлических цилиндров, вставленных друг в друга и помещенных внутрь заземленной камеры, куда подавался воздух со строго определенной влажностью.

Уточнение

 

Справедливости ради надо отметить, что ученые использовали не воздух, а чистый азот. Если вспомнить про то, что в воздухе азота больше всего,— это не так существенно. Применение смеси азота с водяным паром позволило показать, что дело не в окислении металлов атмосферным кислородом.

В результате пропускания азота с водяным паром через пространство между цилиндрами на их поверхности накапливался электрический заряд. Этот заряд измерялся специальным прибором, электрометром, и таким образом исследователь со своими коллегами (статья подписана еще двумя авторами) сумел выяснить, как зависит скорость накопления этого заряда от влажности воздуха.

Из опытов следует, что в присутствии влажного воздуха процесс накопления заряда на цилиндрах ускорялся, и этот эффект исследователи связывают с взаимодействием молекул воды и поверхности металлов. Не вдаваясь в детали процесса, отметим, что разные металлы ведут себя различным образом и потому для получения электрического тока потребуется сочетать их пару.

Батарейка или нет?

 

Читатели, помнящие курс химии, могут на этом месте отметить, что два разных металла, разделенные водным раствором кислоты, дают электрический ток и в этом эффекте, названном «гальванической парой», нет ничего нового. Более того, с его обнаружения началась эра электричества— поэтому сразу возникает вопрос о новизне работы бразильского ученого.

Новизна, как следует из статьи, в том, что собранная им «батарейка» требует не электролита, а просто потока влажного воздуха. Здесь нет ни кислот, ни щелочей.

Путь к практике— далек или невозможен?

Сам Галембек говорит о том, что до практических приложений открытия его группы еще очень далеко. И ряд деталей в представленной публикации указывает на то, что электростанции на влажном воздухе могут никогда и не появится.

Скорость накопления заряда— порядка десятитысячной доли кулона в секунду— означает, что сила тока с установки даже в миллион раз производительней лабораторного образца составит порядка десятой доли ампера (1 ампер = 1 кулон в секунду). А если учесть, что напряжение между цилиндрами в опыте было меньше вольта,— это даст лишь доли ватта мощности. Неплохо, конечно, для маломощного прибора вроде сотового телефона, но каких габаритов будет «гигроэлектростанция» и в какую сумму она обойдется?

Использованный в эксперименте алюминий на влажном воздухе может довольно быстро покрыться толстым слоем окисла, и это как минимум может снизить производительность установки (как максимум— коррозия просто уничтожит агрегат). Не зачищать же батарею шкуркой на регулярной основе! В описании опыта сказано, что рабочие поверхности были тщательно отполированы и отчищены спиртом— опять-таки малореалистичное условие для крупномасштабного промышленного сооружения.

О том, насколько реально при помощи электрохимических устройств предотвратить появление молний, тоже говорить пока сложно— тем более что многие молнии возникают не в нижних слоях атмосферы, а между серединой грозового облака и поверхностью земли (впрочем, кое-какие молнии бьют и вовсе вверх, в стратосферу). Не закидывать же в грозовые облака громоздкие установки, проще уж воспользоваться вполне отработанными реактивами для вызывания дождя из достаточно созревших туч!

Физическая химия

Физическая химия, которой занимается Галембек, исследует те химические процессы, где нельзя все свести просто к взаимодействию молекул и их превращению друг в друга. Везде, где требуется учесть возникновение электрического тока или зарядов, перенос вещества потоками жидкости или газа, где речь идет о приобретении веществом новых свойств при его измельчении до микроскопических частиц, приходится задействовать физическую химию.

Грань между «чистой физикой» и «чистой химией» довольно расплывчата, поэтому часто отдельно выделяют как физхимию, так и материаловедение, дисциплину, изучающую характеристики различных материалов и способы их получения.