Техника и человек в 2000 году

Другим способом, привлекшим большое внимание особенно в последнее время, явилось использование угля в особых элементах в качестве горючего материала. Уже около семидесяти пяти лет тому назад французский химик Беккерель, которому принадлежит также честь открытия радиоактивности, занялся применением угля в элементах с горючим материалом. Изобретатель расплавил в металлическом тигле селитру и погрузил в эту жидкость угольную палочку. При соединении угля с железным тиглем возникал электрический ток. При этом Беккерель установил, что уголь расходовался очень быстро. Разумеется, подобный элемент был слишком дорог, но не столько из-за чересчур быстрого расходования угля, сколько из-за того, что необходимый для сжигания угля кислород получался из дорогой селитры и последняя также расходовалась. Другой французский химик Жак воспроизвел опыты Беккереля. Он применил однако для своих целей уже не селитру, а кислород воздуха. Его аппарат был наполнен едким натром, в котором находилась толстая угольная палочка. После того как едкий натр расплавлялся, в аппарат впускался воздух, после чего уголь соединялся с кислородом. Этот элемент давал ток силой в 150 ампер. Изобретатель был такого высокого мнения о значении своей работы, что пропагандировал устройство крупных силовых станций, оборудованных его горючими элементами. Вскоре однако пришлось убедиться в том, что горючие элементы Жака обладают совершенно ничтожным коэффициентом полезного действия.
Заслуженное внимание обратил на себя в 1925 г. проф. Уолл, англичанин, который уже и ранее был известен многими изобретениями в области электричества. По сообщению Шеффильдского университета, Уолл открыл новый способ получения электрической энергии, который, судя по сообщениям, должен произвести переворот во всей области энергетики. Новый аппарат основан, по-видимому, на идее, приписываемой германской науке. Уже до войны в Германии был изобретен сплав, который, будучи спаян с другим сплавом и доведен до известной температуры, развивал электрическую энергию. Проф. Уолл заявил, что он открыл практически применимый способ добывания энергии путем использования этого нового процесса. Он изготовил термоэлектрический генератор, состоящий из целого ряда труб, соединенных по особому плану. Этот аппарат, по его словам, нужно лишь наполнить углем, чтобы последний сам без сжигания развивал электрический ток. Таким образом имело бы место очень хорошее использование энергии, и получение электрической энергии весьма значительно удешевилось бы, особенно потому, что отпала бы необходимость в больших котельных установках. Оправдает ли это изобретение те надежды, которые на него возлагают, покажет будущее.
Проф. Фишер в «Прусских ежегодниках» (185-й т.) писал об элементах с горючим материалом следующее: «К сожалению, до настоящего времени отсутствуют практически применимые термоэлектрические батареи, которые посредством генераторного газа превращали бы тепло непосредственно в электрическую энергию, давая при этом хоть сколько-нибудь полезный эффект. До сих пор коэффициент использования не превышает 2–3 %».
Лучше обстоит дело с газовыми элементами. Элемент Монда и Лангера построен по образцу элемента Грове. Лабораторным испытаниям подвергались пористые каменные пластинки, насыщенные разведенной серной кислотой, обращенные друг к другу стороны которых выложены платиной. Но одно уже применение платины ставило препятствия применению этих элементов в широком масштабе. В другом типе элемента, работающем на холоду, пользуются вместо водорода окисью углерода, вместо платины — медью и вместо серной кислоты — раствором едкого натра. Но и этот элемент не удовлетворяет требованию неизменяемости электролитов. Кроме того, этот элемент обладает общим свойством всех холодных гальванических элементов, а именно, работа происходит сравнительно медленно, и для получения сильного тока элементу необходимо придать гигантские размеры. Аткинсон применил в качестве электролита расплавленную окись свинца, в качестве отрицательного электрода — расплавленное серебро и положительного — расплавленный свинец. Расплавленное серебро обладает свойством легко поглощать атмосферный кислород и в связи с этим превращаться в хороший кислородный электрод. При работе элемента свинец окисляется, серебро же восстанавливается. Путем вдувания воздуха в серебро и водорода в свинец восстанавливается первоначальное положение.
Дальнейшим шагом вперед, по сравнению с этим элементом, является горючий элемент Трэдвелла и Баура. В этом элементе в качестве материала для кислородного электрода пользуются окисью железа, для газового электрода — железом. Электролитом служит смесь взятых в равных количествах расплавленного углекислого натрия и углекислого калия. Электролит находится в поглощенном состоянии в пористых камнях из магнезии, единственного материала, не поддающегося действию этого электролита. Каналы в этих камнях снабжены в целях отвода тока железными проволоками, сами же проволоки покрыты или окисью железа, или железной пылью. Полезный эффект элемента в форме электрической энергии Баур и Трэдвелл исчислили приблизительно в 60 %. Для элемента мощностью в 1 клв требуется кладка из магнезии в 1 м, пронизанная множеством каналов и постоянно поддерживаемая при температуре в 800°. Элемент Баура, в виду отсутствия в нем дорогих металлов с неизменяющимся электролитом и высокой производительности, представляет несомненный научный прогресс. К техническому устройству более или менее крупного элемента этого рода до сих пор однако еще не приступили.
В тесном родстве с горючими элементами стоит сжигание угольной пыли, применение которой в 1926 г. возросло с 2 1/2 до 4 млн т. В последнее время перешли к размолу угля перед его употреблением: крупная силовая станция Руммельсбург близ Берлина является лучшим примером этого. В самое последнее время американский техник Трент открыл способ изготовления угольной пыли особого свойства, так называемый «текучий твердый уголь». Уголь сначала размалывается на обычной мельнице угольной пыли до тонкости, при которой он проходит через сито с 20 отверстиями на погонный дюйм, и затем угольная пыль пропускается через мельницу, содержащую 400 кг маленьких стальных шариков, причем угольная пыль размалывается до тонкости в 300 отверстий на погонный дюйм. Стальные шарики, по данным «Химии горючих веществ», с помощью электрического вибратора непрерывно быстро перетряхиваются, совершая 60 колебаний в секунду. Эта тонкая угольная пыль по предположениям должна сгорать с такой же легкостью, как нефть в нефтяной топке. Ее подача к топкам, по словам Трента, также не представляет затруднений. Угольная пыль будет течь по трубам, нагретым минимум до 100°, благодаря чему влажность угольной пыли исчезнет. Подготовленную таким образом угольную пыль можно будет перекачивать без помощи проталкивающего ее воздуха или искусственно созданной пустоты, так как она, по-видимому, приобретет свойства жидкости. Изобретатель считает возможным в дальнейшем освободить угольную пыль от золы и, следовательно, получить беззольный материал для сжигания его в двигателях внутреннего сгорания.
Рис. 2. Гигантские сушилки для сушки бурого угля (123 трубы с 12 тарелочными сушилками).
Все эти опыты, за исключением применения угольной пыли в качестве горючего, в большинстве однако не приобрели практического значения и не нашли применения в промышленности. После того как поняли, что к загадочному веществу черного алмаза можно подойти не раньше, чем разложив его на составные части, больших успехов стали ждать от повышения эффективности угля путем экономии и от использования отдельных получаемых из него высокоценных продуктов.
Разумная бережливость должна стать лозунгом нашего времени. Если мы взглянем в настоящее время на драгоценнейшее вещество нашего материка — уголь, то нам придется с ужасом убедиться в том, что из всех продуктов именно он расходуется наиболее неэкономным образом, что он подвергается хищнической эксплуатации, ничем не отличающейся от методов средневекового лесного хозяйства. Правда, в угольном хозяйстве делаются первые шаги в направлении его рационализации; однако, если принять во внимание чудовищно разветвленное потребление черного алмаза, то эти первые попытки приходится признать совершенно недостаточными. Чтобы дать представление о расточительности, царящей в области этих незаменимых ценностей, приведем несколько дат и статистических данных.