Недолго музыка играла, недолго заяц танцевал.
Тут сегодня сугубо технические сплетни, ничего забавного.
Предупреждение: я не химик, и даже рядом не стоял. Я рядом только пил. Особенностью нашей компании является сочетание формально головного офиса в Англии и неформально главного офиса в Штатах, что позволяет отчитаться за почти любые представительские расходы --- что нельзя компенсировать по законам одной страны, то можно компенсировать по законам другой. Поэтому если на конференции надо устроить деловой ужин по нашей тематике, то организует кто? Мы. Даже Гугл уже запомнил, что за это острословы нас прозвали "OpenDrink Software". А поскольку в силу моей специализации обычный "мой" клиент существенно умнее меня самого, в неофициальной обстановке можно узнать много интересного. Жаль только, что если чем-то никогда не занимался, то понимаешь много меньше, чем хотелось бы.
Я мог что-то неправильно понять, недопонять, криво перевести с английского, просьба ногами не пинать. Если получится, уговорю одного из настоящих химиков на правильный текст.
Одно достоинство бензобака по сравнению с классическим аккумулятором часто упускают из вида. Размер бензобака никак не связан с максимальной мощностью двигателя, который от него кормится. Можно поставить большой бензобак к маленькому двиглу или наоборот. С обычными аккумуляторами так не получается, максимальные токи заряда и разряда оказываются пропорциональны ёмкости.
На первый взгляд, кого это волнует? На практике почти не бывает желания прицепить малоёмкий аккумулятор к большому двигателю, чтобы тот проработал единицы секунд. Куда чаще хочется прицепить к двигателю как можно больший аккумулятор, чтобы жужжало подольше. Если нам надо, допустим, 100 кВт, а аккумулятор нужного размера может дать любую мощность до мегаватта, то кому от этого хуже? Пусть даёт эти 100 кВт, на 10% от номинала --- ещё и греться не будет, прослужит дольше. Неверно. Это волнует, потому что от этого хуже кошельку. Мощность в мегаватт означает электроды общей площадью в мегаватт делённый на максимальный удельный ток делённый на напряжение, то есть в 10 раз больше, чем для 100 кВт, бОльшая площадь электродов означает их пропорционально бОльшую массу, бОльшая масса означает бОльшую цену. Получается десятикратная переплата за характеристику, которая в итоге используется при работе только на 10%.
С другой стороны, топливные элементы этого недостатка лишены. Запасы горючего и окислителя могут быть сколь угодно велики, а дорогой "реактор" может быть ровно того размера, который нужен для получения нужной мощности. Было бы хорошо сделать "топливный элемент" с обратимой реакцией, и получить чудо-батарейку.
Первая идея очевидна. Делаем топливную ячейку на водороде и кислороде, она будет давать воду и электроэнергию, воду будем копить, а при зарядке будем её электролизить обратно в водород и кислород. Но как раз про такое Паскаль говорил, что "каждая задача имеет хотя бы одно решение, одновременно краткое, понятное и неправильное". Электролиз воды требует достаточно больших электродов, "набивка" баллонов водородом и кислородом не бесплатна, а по безопасности такое сооружение --- мечта шахида. Кстати, подобные эксперименты ставили в СССР, только без топливного элемента: в "Жигули" ставили генератор, который при достаточно плавном торможении замыкался на электролизер, а когда торможение сменялось разгоном, выделившийся в электролизере гремучий газ подмешивался к обычной смеси паров бензина и воздуха, сокращая расход бензина. Опыт такого использования гремучего газа в СССР был с войны --- водород в аэростатах заграждения постепенно загрязнялся воздухом из-за проницаемости оболочки, и требовал периодической замены, в блокадном Ленинграде этот отработанный газ наловчились использовать в автотранспорте. Со стороны двигателя проблемы не было, поэтому, как можно было бы предсказать с самого начала, схема оказалась рабочей, но себя не окупала даже близко.
Итак, нужна пара реакций, которую можно было бы проводить в одном и том же реакторе, а не в двух разных, при этом для безопасности хорошо бы иметь дело только с превращением жидкостей в другие жидкости. Но жидкости имеют привычку перемешиваться, поэтому надо разделить их мембраной, которая пропускала бы нужные ионы, но не пропускала сами электролиты. А чтобы ионам не пришлось бегать слишком далеко, мембрана должна быть как можно более тонкой. Это нетривиальная задача, но для неё нашлось сразу несколько решений, и дизайнеры радостно начали рисовать автомобили с двумя баками для двух электролитов, и "заправки" для них, на вид почти не отличающиеся от обычных, только у "пистолета" два "ствола" --- откачать из баков оба разряженных электролита, а потом залить заряженные, со скоростью обычной "бензиновой" заправки. Получается, что при удобстве "как у бензина" и цене "почти как у бензинового" автомобиль мог бы запасать энергию при рекуперации "как у Теслы", а ночью неспешно и почти бесплатно заряжаться от розетки, опять-таки "как у Теслы". В свою очередь заправочная станция была бы снабжена солнечными батареями, ветряками или ещё чем модным, и таким же реактором, только побольше, дёшево заряжала бы свои здоровенные баки электролитов.
Светлое будущее? Да ничего подобного. "Как можно более тонкая мембрана" собирает примеси, как собака репейник. Что работает в чистенькой лаборатории на мензурках дорогих качественных реактивов, то недолго живёт на тех недорогих электролитах, которые можно купить ж/д цистернами. Сделать мембрану сменной совершенно не проблема, вот только цена всего устройства определяется как раз ценой этой мембраны. Сделать реактивы чистыми тоже означает проиграть в цене.
Раз эта мембрана такая нежная, разместим её между двумя очень мелкопористыми пластинами, которые будут играть роль фильтров для электролита, и электрохимия гарантирует, что почти все примеси будут выпадать именно на них, а не на мембране. Пластины дёшевы, а сделать их сменными ещё проще, чем сделать сменной мембрану.
Светлое будущее? Да ничего подобного. Примеси образуют игольчатые кристаллы, которые, как назло, норовят расти в сторону мембраны. Такие кристаллы за форму называются "вискеры". Куда раньше, чем пластины станут заметно грязными "в среднем", вискеры дорастут до мембраны и устроят коротенькие замыканьица, маломощные, но многочисленные. При каждом замыкании кристаллы будут разрушаться, но и мембрана долго не протянет.
Раз тонкая мембрана не годится ни так ни эдак, обойдёмся вообще без мембраны. Возьмём два электролита, и будем пропускать их через две пористые пластины, а материалы пластин подберём так, чтобы каждая хорошо смачивалась (и пропитывалась) одним электролитом, и совсем не смачивалась другим. Сделаем бутерброд из двух этих пластин, но раздвинем их на малую долю миллиметра, и в зазор будем заливать жидкость-посредник, которая не смачивает ни одну из пластин, но может передавать ионы от электролита в одной пластине к электролиту в другой пластине. Одни примеси осядут на пластинах, их можно будет просто смыть "керхером" (мембрана бы порвалась в пыль, а более толстой пластине хоть бы хны), другие примеси растворятся в жидкости-посреднике, и тогда малое количество этой жидкости нетрудно заменить, третьи примеси навсегда останутся в электролитах, ну и чорт с ними.
Светлое будущее? Да ничего подобного. На больших стационарных установках технологию можно внедрять хоть сейчас, но эта конструкция очень плохо переносит вибрацию. Фокусы с несмачиванием хороши, пока колебания пластин не вталкивают жидкость-разделитель в эти пластины "насильно". Пластины "толстые" и "жёсткие" только в сравнении с невесомой прозрачной мембраной, а сделай их действительно толстыми и прочными, и поток электролита через них испытает слишком большое сопротивление.
Результат. Есть три семейства технологий --- недешёвая надёжная вибростойкая, дешёвая ненадёжная вибростойкая и дешёвая надёжная невибростойкая. Для использования в автомобиле "без оговорок" не годится ни одна. Но если честно, любая из них могла бы уже сейчас выкинуть нынешние электромобили на свалку. Проблема заключается в быстром и непредсказуемом прогрессе каждого из трёх направлений. Любой из этих типов аккумуляторов требует совершенно нового производства, не похожего на производство для любого другого варианта. Ни одно из этих производств в принципе не сможет стать рентабельным, если не будет очень крупным. Любой из этих типов аккумуляторов требует сети новых заправок и прочей инфраструктуры, и тут масштаб имеет ещё бОльшее значение. Но ни один инвестор не вложится в фабрику, по сравнению с которой пресловутая Gigafactory --- мелкая лавочка, будучи уверенным, что продукция этой фабрики морально устареет к моменту окончания строительства. Маразм в том, что если бы лихой инвестор вложился три года назад, сейчас он снимал бы сливки с рынка, но... "чтоб я был таким умным _сразу_, как моя Сарочка _потом_". Это сейчас мы знаем, что он не проиграл бы, а три года назад у него не было хрустального шара.
В общем, будем ждать новостей.
P.S. На всякий случай, у меня вместо одного бака для солярки на 4000 литров стоят два бака по 2000. Случись "аккумуляторная революция" --- у меня всё готово :)
Upd: много интересного по "модной" энергетике обнаружилось У solar-front по тэгу "технология". Ну а tnenergy в моей рекламе вообще не нуждается.