...На первый взгляд здесь все обычно: плотина, турбины, генераторы... В общем, электростанция как электростанция. Только провода отходят от нее не совсем обычные. По ним течет... водород! В конце линии потребители получают высококалорийное топливо, которое вдобавок идеально с точки зрения охраны окружающей среды — при его сгорании единственным «отходом» является чистейшая вода...
Фантастика? Пока да. Однако давайте хотя бы в первом приближении представим себе существо этого проекта.
Водород, как известно, содержит протон с положительным зарядом и электрон с отрицательным. Вещества, где движение ионов водорода — протонов, обусловливает электрический ток, знакомы всем со школьных уроков химии — это жидкие электролиты. В рассматриваемом проекте провода тоже представляют собой своего рода электролит, но только твердый. Первые подобные вещества уже получены в лабораториях ученых. И теперь совсем не выглядит фантастикой, что материалы, обладающие протонной проводимостью, позволят в «приемнике» получать протоны, которые, соединившись с электронами, смогут образовать атомарный и далее молекулярный водород... Таким представляется для ученых проект, который иллюстрирует необыкновенные возможности нового направления науки — ионики. Ее цель — создание новых химических источников тока, новых ионных проводников электричества.
Ионные проводники, хотя и оказались в фокусе внимания ученых лишь в последнее время, известны давно. В конце прошлого века немецкий физик Н. Нернст сделал лампу накаливания, в которой вместо металлической нити был стержень из смеси кислородных соединений двух элементов — циркония и иттрия. Такой керамический материал, нагретый до 800° С, становился проводящим и излучал яркий свет. А «зажигали» этот источник света пламенем спички. Затем нагрев в стержне поддерживался самим током. Так была предпринята первая попытка применить ионный проводник. У него в отличие от металлических проводников сопротивление падает с повышением температуры.
Что представляет собой ионный проводник? Каков у него механизм проводимости? Пока на эти вопросы нет полного ответа. Исследователи считают, что твердые электролиты состоят из жесткого упорядоченного каркаса, образованного определенными ионами, ячейки этого каркаса заполнены другими ионами, например, того же водорода, способными двигаться, когда к материалу прикладывают разность электрических потенциалов.
Тот первый ионный проводник не мог найти широкого применения — слишком большого нагрева требовал он для работы, да и проводимость его была невелика.
И только сравнительно недавно были открыты химические соединения, которые уже при небольшом нагреве имеют довольно высокую проводимость, сравнимую с металлической.
Наконец, сенсацией прозвучало событие, связанное с получением «ионного сверхпроводника».
Он имеет высокую проводимость уже при комнатной температуре! Таким сверхпроводником оказалось соединение серебра и рубидия с йодом. На основе этого нового электролита была построена батарея, способная годами обеспечивать ток л интервале температур от —55° до +75°!
Затем были открыты и другие ионные сверхпроводники, например, вещества, содержащие йодиды серебра с окислами вольфрама и свинца. Но поскольку а этих соединениях используются дорогие, редкие элементы, о широком использовании новых источников и проводников тока пока говорить рано.
Однако создание новых ионных проводников может открыть возможности столь впечатляющие, что никакие научные и инженерные трудности уже не могут остановить исследовательский поиск. Это не только твердые электролиты-проводники как своеобразные трубопроводы для перекачки водорода и не только новые источники тока, но и необычайно емкие конденсаторы, новые переключатели тока, запоминающие устройства электроники.
Только ли на основе редких и дорогих элементов смогут реализоваться заманчивые возможности ионики? Теоретики уже теперь предсказывают, что перспективны для этого более дешевые и распространенные кальций, калий, натрий, цинк, магний... Но дело в том, что, как мы уже сказали вначале, еще очень много неясного в самом механизме ионной проводимости. Нужны глубокие исследования ее природы.
А. ПРЕСНЯКОВ, инженер
Рисунок А. АННО