Время первого
Слишком горючий, легкий и взрывоопасный — водороду никогда не удавалось стать главным топливом человечества, хотя первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, крупнейшие дирижабли и лунные ракеты работали именно на нем. В XXI веке элемент номер один таблицы Менделеева снова может возглавить техническую революцию и на этот раз остаться лидером.
О водородном будущем говорили экологи, автопроизводители и журналисты ХХ века, но затем внимание переключилось на новые, более емкие литий-ионные аккумуляторы. Батареи заняли свое место в гаджетах и автомобилях, но людям зачем-то все еще нужно «классическое» химическое топливо, которое можно гонять по трубам и заправлять в баки. Почему нельзя просто передавать энергию по проводам?
Невероятный Халк
Водород можно сравнить со слишком сильным супергероем, которого зовут на помощь, только когда другие не смогли справиться с задачей. У него самая высокая удельная теплота сгорания среди всех веществ — примерно втрое выше, чем у бензина или природного газа. Серийные литий-ионные аккумуляторы имеют удельную плотность энергии около 300 Вт·ч/кг, а водород — 3300 Вт·ч/кг, в 11 раз больше.
Главная проблема зеленой электроэнергетики не в емкости батарей, а в потерях при передаче электричества на большие расстояния. Энергетики рассматривают водород как идеальный накопитель, который станет посредником между крупной электростанцией и потребителем. Сжиженный газ давно научились возить в цистернах и танкерах, кроме того, им удобно торговать в мировом масштабе, перекачивая вещество по существующим газопроводам. Вместо строительства новых линий электропередачи и трансформаторных подстанций достаточно просто получать водород электролизом* в районе генерации и развозить по дорогам.
*Электролиз — разложение воды на водород и кислород электрическим током.
В зеленой экономике водороду также достается роль спасителя крупного транспорта. Сделать автомобиль на аккумуляторах сейчас нетрудно, но, например, авиалайнеры или морские контейнеровозы не смогут взять на борт батареи для путешествия между континентами. В 2020 году концерн Airbus представил дизайн трех самолетов концепции ZEROe, использующих жидкий водород вместо керосина. В военно-морских силах Германии с 2000-х служат дизель-электрические подлодки типа 212, на которых, помимо аккумуляторов, установлены водородные топливные элементы (см. далее), а сам водород хранится в виде невзрывоопасных твердых соединений с металлами (гидридов).
Сжигать или не сжигать
Извлечь скрытую в водороде энергию можно поразному. Самый простой путь — снова смешать с кислородом и поджечь как обычное горючее. В этом случае энергия высвобождается быстро, что полезно для мощных машин. Авиалайнеры зеленой эры станут турбореактивными, но выхлоп будет состоять из водяного пара, а не углекислого газа. Инженерам не придется полностью менять концепцию дизайна самолетов. Достаточно будет адаптировать двигатели под повышенные температуры и нагрузки, а еще найти в фюзеляже место для увеличенных топливных баков — жидкий водород в 12 раз менее плотный, чем керосин.