Скорее всего такого рода системы найдут первоочередное применение в крупномасштабном накоплении электроэнергии для выравнивания суточных и недельных колебаний нагрузок в системах большой энергетики. Они станут как бы резервуарами — накопителями энергии, как это происходит в водохранилищах, а в нужные периоды сами станут источниками этой энергии.
Проблема использования топливных элементов становится тем актуальнее, чем большее развитие приобретает атомная энергетика, ибо АЭС особенно плохо переносят работу в переменных режимах.
Нужно в этой связи сказать, что в ряде стран станции на топливных элементах проектируют и строят в масштабах крупных национальных программ. Накапливается опыт экспериментальной эксплуатации. Например, на одной из таких станций отдельные блоки уже отработали более четырех лет, причем, по имеющимся данным, мощность систем, как находящихся в экспериментальной эксплуатации, так и проектируемых, быстро растет.
Теперь вернемся к проблеме получения водорода, который некоторые склонны считать топливом будущего, идущим на смену ископаемым его видам.
Электрохимическая наука давно уже знает некоторые способы получения этого продукта. Способы эти, однако, недостаточно эффективны по производительности, а также и по экономическим показателям. Установки дают мало продукции, да и обходятся они довольно дорого. Но вот появились некоторые надежды, позволяющие с известной долей оптимизма смотреть в будущее. Я имею в виду работы последних лет и успехи в исследованиях высокотемпературных твердых электролитов. На основе этих работ появилась возможность создать технологию получения дешевого и чистого водорода.
Как показывает изучение проблемы, высокотемпературные электролизеры целесообразно размещать неподалеку от атомных электростанций, которые в достаточной мере обеспечат теплом, водой и электроэнергией такие установки.
Науке известны и другие способы получения водорода. Таков, например, цикл на основе серной кислоты. Под действием тепла ее разлагают на воду, кислород и сернистый газ. Последний снова разлагают и получают серную кислоту и водород. Его отбирают, а серную кислоту опять разлагают с помощью электролиза. Циклы повторяют до тех пор, пока не удастся отобрать весь водород.
В связи с тем что топливно-энергетическая проблема приобретает все большую остроту, перед электрохимией возникли задачи, целью которых является не только увеличение КПД действующих систем, поиск новых эффективных аккумуляторов и источников энергии. Одна из задач состоит еще и в том, чтобы с максимальной эффективностью использовать те продукты, которые являются побочными при работе основных производств. Одного примера, вероятно, будет достаточно, чтобы получить представление о том, какие могут быть пути решения этой задачи.
Выше мы упоминали хлорное производство, говорили, что это самое крупное из электрохимических производств. Но о том, что побочным продуктом этого производства является водород, тот самый водород, который может служить отменным топливом для электрохимических источников тока, вот об этом не было сказано.
Между тем есть идеи, касающиеся того, как лучше использовать водород, выделяющийся в хлорном производстве. Отбирая его, утилизируя и превращая в топливо, как показывают предварительные расчеты, мы можем получить дополнительный источник энергии, достаточный для обеспечения электричеством и теплом жилых домов заводского поселка, детских садов и больниц, предприятий бытового обслуживания и т. п.
Электростанция на топливных элементах, работающая на водороде, выделяемом хлорным производством, достаточно выгодна в условиях отдаленных районов. Она выгодна по нескольким соображениям. Во-первых, потому, что прокладка линий электропередачи, особенно дальних, дело довольно дорогое, а во-вторых, передача энергии в химическом виде значительно дешевле, чем передача электроэнергии. При этом нужно еще учесть, что КПД электрохимических установок высок, да и экологически электрохимические источники тока не представляют опасности.
Есть и другие варианты решения задачи, например, топливные батареи, работающие на отходах угольного производства.
Я говорил уже, что есть в электрохимии устоявшиеся направления, традиционные. Кроме уже упоминавшихся производств, к традиционным относятся и многие другие. Ведь в электрохимических циклах, производятся и весь фтор, и надсерная кислота, и кислородные соединения хлора, и соединения хрома с марганцем, и некоторые органические и металлорганические соединения. Электрохимическая технология лежит также в основе процессов, дающих нам медь и цинк, свинец и магний и т. д.