Лед и в пламя: «горящий» в холодной воде металл обогреет Арктику

Российские ученые предложили безопасный и экологичный метод добычи тепла и энергии в условиях Арктики. Физики выяснили, что при окислении порошка магния и алюминия в смеси ледяной воды и особого солевого раствора выделяется водород. Этот элемент можно сжигать, получая огромное количество энергии для обогрева помещений или выработки электричества.

Холодное тепло
Одна из главных проблем арктического региона — тепло- и электроснабжение. Чаще всего для добычи электроэнергии здесь используют дизельное топливо, однако это крайне негативно влияет на экологию региона.

Ученые из Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН предлагают использовать в качестве арктического топлива химически активные элементы — магний и алюминий. Ранее их реакционные свойства при низких температурах практически не исследовали. Физики впервые изучили возможности окисления данных металлов в водных растворах при низких температурах, которые держатся в Арктической зоне России минимум полгода.

Чтобы вода не замерзала, в нее добавляли различные соли — хлориды натрия, калия, магния, кальция, алюминия и другие. Чем больше концентрация соли, тем меньше температура замерзания водного раствора. При химической реакции окисления магния и алюминия в таком растворе выделяется тепло и образовывается водород. При исследованиях самая низкая полученная температура водного раствора составила минус 40°C. Снижать ее больше не имело смысла, так как дальнейший процесс уменьшил бы скорость реакции окисления. Следовательно, магний стал бы отдавать энергию крайне долго.

— Металлы запасают в себе энергию, по удельным характеристикам сопоставимую с традиционным углеводородным топливом, — пояснил заведующий лабораторией энергоаккумулирующих веществ ОИВТ РАН Михаил Власкин. — Но при сжигании металлов в атмосферу не попадают вредные выбросы и парниковые газы. Ведь продукт окисления — оксид металла, твердое вещество, которое не представляет вреда здоровью человека. Оно может быть возвращено обратно в цикл производства или использовано на месте в качестве строительного материала или в других более высокотехнологичных приложениях.

В ходе экспериментов ученые определили наиболее перспективные с точки зрения энергоэффективности композиции. Оказалось, что быстрее всего порошок магния окисляется в водных солевых растворах магния и алюминия. Ускорить реакцию помогло добавление к магнию таких металлов, как никель и галлий.

Просто добавь воды
Выделяющийся в ходе реакции водород используют для получения тепла или электроэнергии. Причем продукт сжигания водорода — вода без выделения каких-либо газов, то есть вредных выбросов в атмосферу нет.

Таким образом, для создания экологически безопасных систем тепло- и электроснабжения на севере достаточно будет порошка магния или алюминия, солевого раствора и устройства, преобразующего энергию водорода. Доставить эти материалы в отдаленные регионы проще, чем жидкое топливо.

— Это классическая химическая реакция: когда металл растворяется (реагирует с водой), выделяется водород, — напомнил заведующий лабораторией литий-ионных источников тока МФТИ Дмитрий Семененко. — Ее широко используют на практике, например в качестве способа хранения водорода для топливных элементов (устройство, вырабатывающее постоянный ток путем химической реакции, в данном случае с водородом. — «Известия»). Но для выделения водорода обычно используют сложные сплавы — чистые металлы не реагируют с водой, потому что у них есть поверхностный оксидный слой. В данном случае разработчики добились результата довольно простым способом, понизив температуру и добавив в раствор соли особого состава для ускорения реакции. В подобных условиях процесс взаимодействия магния и алюминия с водой проходит эффективно. Это сравнительно простой и дешевый способ получения водорода. Данная технология вполне может стать востребованной в удаленных регионах страны.

По словам эксперта, сейчас в Арктической зоне всё чаще используют cистемы с возобновляемыми источниками энергии. Ведь в условиях сурового севера завозное топливо часто бывает недоступно.

— Думаю, данная разработка позволяет создать недорогой и эффективный способ получения электроэнергии, — подчеркнул Дмитрий Семененко.

По словам доцента кафедры теоретических основ теплотехники им. М.П. Вукаловича НИУ «МЭИ» Кирилла Кузнецова, достоинством метода является то, что он не требует повышенных температур. Его применение может быть актуальным в холодных и труднодоступных районах России. Правда, следует учесть, что получение алюминия и магния тоже требует затрат электроэнергии. В итоге, как подчеркнул эксперт, эти затраты могут перевесить пользу от использования экологически чистого водорода. Однако работа, по его мнению, несомненно вносит вклад в развитие нового направления в энергетике.

В дальнейшем ученые планируют создать двигатель для производства электрической энергии или тяги на основе принципов окисления металла при минусовых температурах.

Похоже у Объединенного института высоких температур недостача магния и алюминия.
Вот и ищут способ списать исчезнувшее, чтобы не нарушать отчетности.
Нужно в каждую научных разработчиков включать по следователю.

aiwalev
ну ясно же почему вдруг такой интерес к реализации алюминия: на мосты, на - сжечь...

Современное образование постоянно пробивает дно, хотя вроде уже кажется - ниже некуда.)
Сколько электричества надо потратить на производство тонны того алюминия? А магния? А никеля? А галлия? Как у этих учёных - с арифметикой? Недорогой, эффективный способ?
Так вот, для получения солярки - нефть надо просто перегнать.

конечно глупость имхо
за загадить продктами горения неорганики
алюминиевая посуда например не так и полезна
да и щелочную среду хоть и легкую разводить да катионы ..
да ракеты сколько вредного при запуске..на и органике и на алюминии по Брокману ))

mmsh.
Ну, горит в этой схеме водород, так что - ничего вредного, акромя воды.)
Но вот где-то - стоит алюминиевый комбинат плюс нехилая электростанция к нему. И очень "полезно" производит тот алюминий. А атмосфера на Земле, увы - по отсекам не делится. Я уже молчу про электроэнергию, что надо затратить, что бы тот алюминий произвести для получения "чистого" водорода - для получения электроэнергии.)
В общем - украсть ящик водки, продать, купить две бутылки и напиться в дрызг, вот как-то так.)))

lesss
так кроме воды от водорода окислы магния да алюминия.
тоже утилизировать надо.

притом никакое не открытие - известно со школы что эти два металла взаимодействуют с водой, правда алюминий не вот-то из-за пленки окисла.
взять ряд электроотрицательности элементов всё что левее водорода - да хоть что использовать - не амерку открыли.
вот я и говорю о том что надо сбывать алюминий известно кому.
не вижу другого объяснения.

вообще малопонятное занятие
получается типа аккумулятора переноса энергии: вот именно гонять энергию туда-сюда.

глупости всё это имхо.
лучше и впрямь баржу с ядерным реактором притаранить )