Помоги проекту - поделись книгой:
Насколько это всё правда, никто не знает: если о своих достижениях в рамках программы «Шеньчжоу» Китай оповещает весь мир вполне охотно, то о проекте «Шеньлун» и связанных с ним известно крайне мало. Что и не удивительно, учитывая его очевидное двойное назначение.
Василий Щепетнёв: История попаданца
Автор: Василий Щепетнев
Хорошо жить во тьме, когда не видно ни зги. Идешь наощупь и не знаешь, что произойдёт через мгновение: в природную пропасть ли свалишься, в рукотворный колодец имени Эдгара По, или, напротив, упрешься в бетонную стену, которая от всех напастей и оградит. А вдруг в стене найдётся дверь, которая впустит в самые настоящие райские кущи? Или в полунастоящие?
Во всяком случае, во тьме есть место надеждам и фантазиям. Легко оправдать как собственную деятельность, так и – особенно – бездеятельность. Куда дергаться, в пропасть хочется, что ли? Волков будить? Нет, сегодня я ещё полежу на диване, вдруг рай сам ко мне явится. А уж завтра с утра примусь за дело.
Совсем другое – когда объективная реальность залита ярким и беспощадным светом. Всё видно, всё понятно. Ямы, капканы, пустыня, кладбище, просто трупы в самых неожиданных местах, и отовсюду выглядывают страшные твари. Ты их видишь, так ведь и они тебя тоже.
И что делать? Фер-то ке?
Зажмуриться, постараться забыть постигнутое в озарении и твердить, что будущее в собственных руках?
Так-то оно, может быть, и так, но ведь при вспышке света ещё и узнал, каковы они, собственные руки…
Впрочем, озарение, как результат собственного ментального процесса, есть штука слишком жестокая. Да и не любят люди, во всяком случае, в своём большинстве, думать о неприятном. Дай-ка я упрощу ситуацию и попросту переброшу объект исследования в прошлое. Недалёкое. Скажем, в тысяча девятьсот двадцать седьмой год. Затея для современной литературы простая и привычная, эпопеи попаданцев пользуются популярностью и спросом. Итак, человек оказывается в Москве в год празднования десятилетия Революции.
Чем ему заняться? Многое зависит от фантазии и пристрастий автора. Поехать в Германию и там убить фюрера. Никуда не ехать и убить генсека. Никого не убивать, а стать любимым советником дорогого вождя и учителя. Или принести наркому оборонной промышленности (тут, как водится, анахронизм, ошибочка в десять лет) чертежи АК-47 или уж сразу зенитного ракетного комплекса "Беркут" – на этой странице я обыкновенно откладываю книгу, поскольку фантастику люблю, а враньё нет.
Ну не верю, что перемещением в пространстве-времени человек способен коренным образом изменить не мир, мир-то способен, – себя. Если человеку дано стать любимым советником вождя, данного народу богом Ктулху в полузабытом двадцать седьмом, то он здесь и сейчас уже любимый советник вождя. Или кто-то вроде этого. А пивной резонёр или диванный мечтатель (типичные герои романов о попаданцах) и перемещённый в прошлое будет оставаться пивным резонёром или диванным мечтателем.
Ах да, ещё в прошлое (или в колдовской мир, параллельную вселенную и т.п.) частенько попадают офицеры спецназа, как правило, в чине не слишком большом и не слишком маленьком. Капитаны или майоры. Ну, не знаю… Если они в одиночку способны подстрелить лидера нации, то что же сейчас зевают? И потом хорошо, пусть этакий бравый майор всё-таки подстрелит в двадцать седьмом Льва Давидовича, трону пусту не бывать! На него тут же воссядет Николай Иванович, Григорий Евсеевич или (фантазировать, так фантазировать) Иосиф Виссарионович. А майора станут допрашивать в спецкамерах Лубянки, и получится не фантастика вовсе, а мрак и туман.
Нет, человек останется тем, что он есть и таким, каков есть, с известными, понятно, вариациями.
Возможность плагиата? Текст в отрыве от личности не сделает человека великим. Положим, принесет герой в редакцию "Правды" листок со словами "Союз нерушимый республик свободных…" – думаете, сразу и станет автором гимна? Нет, авторами гимнов становятся иначе. Другие таланты требуются, таланты, о которых не говорят, не учат в школе.
А попадает в прошлое молоденький музыкант, выпускник школы, училища или даже консерватории, у которого в голове сотни мелодий "Битлз", "Пинк Флойд", "Ласкового мая", или, если угодно, Альфреда Шнитке. Уж тут-то не будет препятствий?
Тут-то он и пойдёт в непризнанные гении. Будет у него круг поклонников, человека четыре или даже пятьдесят – и только. Покуда длится НЭП, будет музыкант играть в синеме или ресторанах, а потом – спихнут и затопчут. Свой же брат композитор и затопчет: за формализм, вульгаризацию, внеклассовость и несозвучность времени (с последним не поспоришь).
Принести решение теоремы Ферма или гипотезы Пуанкаре? Кому? Кто поймёт? Народный профессор? А хоть и поймёт, то герой к тому времени давно будет в психбольнице.
А часы идут. Кончается время нэпа, грядёт полнолуние социализма, когда строй сменит человеческое лицо (пусть и не самое утонченное) на то, что обыкновенно проступает в полнолуние. Что делать?
Ладно, наш случай целиком на совести автора-фантазёра, вольно ж ему было посылать литературного попаданца в двадцать седьмой год.
Но возьмем попаданца натурального. Родился в семье одесского банковского служащего в тысяча восемьсот девяносто седьмом году. В девятьсот тринадцатом окончил техническую школу, после чего работал в чертёжном бюро и прочих соответствующих полученной подготовке местах. После революции подался в журналистику и в Москву и, под влиянием естественного течения времени, нечувствительно перенёсся в двадцать седьмой год. Человек умный, глаза открыты, будущее ясно. Обвинять некого, да и некогда. Нужно что-то делать.
Что?
(продолжение пишется)
Кафедра Ваннаха: Гауссиана, образование, социум
Автор: Ваннах Михаил
Отрасль информационных технологий - бизнес на умножении интеллектуальных способностей человечества. Разум - это то, что делает человека человеком. Но вот как разум влияет на судьбу отдельного человека? Тема эта не слишком популярна, и не только в стране родимых осин, где архетипом является горе от ума. Не в меньшей степени она табуирована в странах политкорректных - даже в США с их культом свободы слова редко кто решиться взяться за нее.
Но, тем не менее, исключения бывают и к ним можно отнести одну из самых еретических книг современности - The Bell Curve, "Колоколообразная кривая. Интеллект и классовая структура в американской жизни". Написали ее Ричард Дж. Хернстейн, психолог из Гарварда, и специалист по политическим наукам из Американского предпринимательского института Чарльз Мюррей. Первое издание вышло в свет в 1994 году и сразу же стало бестселлером.
Ее авторы решили проанализировать очень простую вещь: как влияет интеллект человека на его судьбу в социуме. Тема эта, кстати, будет поопасней, чем классовая структура общества как таковая, обусловленная отношением собственности на средства производства. Выходец из низов может честно заработать капитал (маловероятно, но совсем-то исключить нельзя), жениться на деньгах (вон - Нью-Йорк даже для геев с лесбиянками браки разрешил), выиграть в лотерею...
Какая-то социальная мобильность существует даже в самых закрытых социумах. Повезти может даже не слишком смышленому - ведь один из самых популярных мифов коммерческой мифологии это Форрест Гамп. Но мозги-то невозможно ни украсть, ни выиграть в наперстки... Хернстейн с Мюррем показали, что судьба человека в американском социуме в огромной степени определяется именно уровнем его интеллекта.
Скажем прямо - каким-либо волшебным барометром для измерения интеллекта американские исследователи не располагали. Зато к их услугам была традиция замеров коэффициента интеллекта, IQ, введенного в 1916 году Стенфордским профессором педагогики Льюисом М. Терманом. Эти тесты широко использовались во времена Первой мировой военным ведомством, нуждавшимся в обучении гигантских количеств рекрутов, а после разошлись по всей стране, превосходно дополняя в образовательной отрасли системы организации труда Форда и Тейлора. Тесты на "Ай-Кью" базируются на измерении того, как конкретный человек справляется с некоторым набором логических задач. Затем результат соотносится со средним результатом для возрастных групп. Если тебе шестнадцать, и ты решаешь как шестнадцатилетние, то твой результат (умноженный на сотню) равен ста. Ну а если ты способен осилить задачи лишь на уровне двенадцатилеток - то результат получается семьдесят пять.
Авторы "Колоколообразной кривой" исходили из следующего распределения населения США по IQ:
Менее 75 - 5%
75-90 - 20%
90-110 - 50%
110-125 - 20%
Более 125 - 5%
Как видим, речь идет о практически нормальном распределении, гауссиане. Это распределение, кстати, больше говорит не об интеллекте, но вытекает из особенностей замера. Но для дальнейших рассуждений это неважно.
Дальше были рассмотрены средние IQ по этническим группам. Выяснилось, что у афроамериканцев, бывших негров, средний IQ - 85. У латиносов - 89. Белые имеют IQ 103. Азиаты - 106. Ну а евреи (забавно, что их вычленили из популяции белых) - целых 113.
Дальше рассматривалось влияние IQ на социальное поведение человека. Скажем то, что никто из обладателей IQ выше 125 не бросил среднюю школу, предсказуемо, так же, как и то, что 55% обитателей интеллекта ниже 75 ее не окончило.
Другое менее очевидно. Наибольшее число женатых к тридцати годам оказалось среди обладателей коэффициентов интеллекта от 75 до 110 - 81%. К краям распределения оно падает - у тех, кто ниже 75 и у тех, у кого выше 110 этот процент составляет 72. А вот у совсем умных, с IQ выше 125 процентов, количество женатых снижается до 67. В бедности живет 30% обладателей самого низкого интеллекта, и 2% умников, видимо вдохновившихся идеями Диогена Синопского (по месте роста "Ай-Кью" доля эта снижается). Лауреатов "премии имени вэлфера" естественно больше среди глупых (дурак-дураком, а от халявы не отказывается), как и разводов, как и внебрачных детей.
Тут мы переходим к самому неполиткорректному - к детям с коэффициентом интеллекта, лежащим в нижнем дециле. Таких - 39%. То есть, низкий интеллект, точнее несоответствующее хронологическому возрасту интеллектуальное развитие, наследуется.
Авторы "Колоколообразной кривой" рассматривают этот эффект, как обусловленный воздействием и биологических, и социально-культурных факторов. Действительно, хотя эволюции и удалось сформировать достаточно надежные системы из ненадежных элементов, но надежность эта - статистическая. Какая-то часть wetware неизбежно уйдет за пределы нормы, в том числе и из-за неэффективно сформированных нейросетей. Ну и ожидать высокого интеллектуального развития от семей, где книги отродясь не держали в руках, и трудом, в том числе физическим, никто уже несколько поколений себя не обременял, было бы несколько странно. Социальные службы, социальные пособия, исключающие ту борьбу за жизнь, которую вели персонажи диккенсоновских трущоб, исключают из этого процесса еще и эволюцию "с клыками и когтями".
Абсолютно закономерны результаты "Ай-Кью", которые показывают евреи. Для "Народа книги" талмудическая ученость всегда была фактором национальной идентичности. И азиаты с их конфуцианской традицией, когда семья зеленщика усаживается за стол и дружно делает уроки, объясняя детям непонятное, не удивляют.
Тем не менее, топтали авторов книги с масштабом. В этой травле сошлись и левые (ну как же, обвинить в бедности самих бедных), и либералы (ну как же, покуситься на руссоистско-просветительский миф, что человек по природе хорош и нуждается лишь в некотором обучении), организации национальных меньшинств, психологи и педагоги... Правда, тиражи книги это лишь подняло - интересующийся читатель легко найдет ее сам и сам составит мнение об идеях Хернстейна и Мюррея. Некоторые вещи, конечно, взрывоопасны. Скажем, таблица распределения студентов в среднем кампусе по этносам и по IQ. Белых - 80%, черных - 12%. Зато в верхнем дециле по IQ - белых 94%, а в дециле нижнем по IQ - черных 52%, а белых - 34%. (Herrnstein R.J., Murray C. The Bell Curve, N.Y., 1994 p.472)
Так что, поскольку темы образования, темы социальной мобильности, в России не менее актуальны, нежели в США, хотелось бы от тех, кто получает деньги налогоплательщиков за радение об этих проблемах, услышать ответы на некоторые вопросы. Например, как распределяется нынешний школьник, выпускник, студент по тому самому IQ или его местночтимому аналогу. Как эта кривая соотносится с местами в учебных заведениях, особенно существующих за государственный счет. Какое соотношение с постояльцами других казенных домов, тех, что с прочными стенами и колючей проволокой? Как гуляет этот коэффициент по регионам и этносам многонациональной державы?
Опасненькие вопросы... Отвечать на них - как работать с таким веществом, как азид свинца. Так ничего, работали ж, и снаряжали взрыватели, и обезвреживали чужие боеприпасы. Потому что если эти проблемы не замечать, они не исчезнут. В какой-то момент они покажут себя во всей красе удивленному (прямо как потомки викингов перед белобрысым берсерком на норвежском лейбористском "селигере") обществу.
Дмитрий Шабанов: Планетарный кофе
Автор: Дмитрий Шабанов
Вот, это уже четвертая колонка рассуждений над чашкой кофе. В первой мы перечислили источники энергии в чашке кофе; во второй – описали мощные энергетические процессы, сопутствующие получению продуктов нашего питания; в третьей – обсудили механизмы, обеспечивающие элементное разнообразие этого напитка. А затеяли мы этот разговор, как вы помните, чтобы "раскопать" уникальные экологические особенности нашего вида.
Подсказывали, подсказывали мне читатели в комментариях – то обсудить энергию, за счет которой парусники перевозили кофе с континента на континент, то учесть энергозатраты на логистику. "За морем телушка – полушка, да рубь – перевоз". Понятно, что доля затрат на перемещение заморских товаров достаточно высока. Но не кроется ли за ней какая-то из наших уникальных особенностей?
Чем является перевоз кофе из Индии или Южной Америки в Европу? Перемещением (с энергозатратами, разумеется) накопленного, но не потребленного ресурса из одной локальной популяции в другую. Есть ли у каких-то иных видов что-то подобное?
Накопление ресурсов у других видов конечно есть. Перемещение особей, потребивших ресурс в одном месте, в другое место есть. Передача ресурсов от особи к особи в пределах популяции есть. Примеры?
Что делают рассовывающая по тайникам желуди сойка, развешивающая сушиться на деревьях грибы белка, накалывающий убитых мышей на колючки сорокопут жулан или скирдующая сено сеноставка? Накапливают ресурсы. Бывает так, что собранные запасы достанутся не тому, кто их собрал, а кому-то более расторопному или более агрессивному. Но передачи не потребленного ресурса здесь нет.
Семя одуванчика или тополя благодаря легкому "парашютику" прилетит туда, куда его направит ветер. В себе оно принесет ценный ресурс: питательные вещества в количестве, достаточном для прорастания. Лососи поднимаются на нерест в быстрые ручьи с каменистым дном. На подъем они тратят энергию океанских ресурсов, запасенную в их теле. В их икре (красной икре!) содержится запас ресурсов, обеспечивающих первые стадии развития их потомства в относительно бедной пищей пресной воде. Перемещение ресурса налицо, а передача – только от родителей потомкам.
Императорский пингвин, который проходит значительное расстояние по антарктическому льду от колонии до океана, наедается рыбой, а потом топает обратно, чтобы отрыгнуть часть собранной пищи своему птенцу (а может быть, и самке). Самка кашалота, которая ныряет на двухкилометровую глубину, ловит там кальмаров и рыб, а потом поднимается к поверхности и кормит своего детеныша концентратом полученной энергии – молоком.
В колонии летучих мышей-вампиров особь, которая напилась крови представителя подходящего вида млекопитающих, может поделиться частью своей добычи с менее удачливым соседом. Вероятно, вампир, который готов был отрыгнуть часть крови голодному соседу, со временем может получить аналогичную помощь от него. Но это все – феномены взаимодействия особей внутри популяции.
А вот у человека примеров, где есть накопление, перемещение и передача ресурса одновременно – полным-полно. Называться такие отношения могут по-разному: иногда гуманитарной помощью, иногда контрибуциями, но чаще всего – торговлей или обменом. Товарно-денежные отношения, экономика и внешняя политика – феномены, корни которых уходят в эту уникальную особенность нашего вида. Когда появилось такое взаимодействие? Очень давно.
Я нахожусь сейчас в окрестностях города Змиева, райцентра Харьковской области. Река Северский Донец, правый приток Дона, течет по широкой пойме, изрезанной старицами и пойменными озерами. Река вьется, подмывая то один, то другой берег. Там, где она сужается, на быстром течении на глубине в несколько метров образуются россыпи тяжелых предметов, вымытых из размываемых берегов. Кости и артефакты из разных времен лежат вместе. Возраст приходится определять не по особенностям залегания, а по технологическим особенностям разных культур.
Например, здесь много легко узнаваемой керамики бронзового века. Мой когдатошний студент, а ныне коллега, Глеб Мазепа, нашел даже половинку горшка (возрастом в пять-шесть тысяч лет) с пригорелой, обугленной кашей. По структуре горелой каши специалист установил, что она была сделана из полбы: злака, который был распространен в этих местах несколько тысяч лет назад.
Одна из частых находок здесь – каменные ножи и скребки. Есть не только готовые изделия, но и многочисленные отщепы, доказывающие, что изготовляли эти изделия здесь. Горных пород, из которых делались ножи, в окрестностях нет; ближайшее их месторождение – гора Кременец, расположенная в другом райцентре Харьковской области, Изюме. По трассе, соединяющей Змиев и Изюм, между ними – 113 километров. Даже если каменные заготовки для изделий транспортировали (против течения!) по извилистому Северскому Донцу, это расстояние было достаточно серьезным.
Кстати, вероятно, что часть заготовок приходила в окрестности Змиева не из Изюма, а из еще более далеких мест. Там, где добывали камень, и там, где из него делали ножи, обитали разные группы людей, так что мы видим проявления и межпопуляционного обмена, и перемещения важных ресурсов!
Там, где я нахожусь сейчас, достоверных находок остатков иных видов людей, кроме Homo sapiens, нет. Но похожие особенности распространения характерны и для орудий иных, более древних видов. Это очень старая, общая для нас и наших ближайших родственников, особенность нашей группы.
Как она появилась? Первым ее шагом была способность делить совместную добычу внутри группы. Некоторые виды добычи (падаль, которую нужно было коллективно отбивать у более совершенных хищников, позже – охотничьи трофеи, которые требовали слаженной работы многих охотников) требовали раздела внутри всего племени. Что-то менее существенное мужчина делил между собой, своей женщиной и их детьми (вы еще не забыли про отношения "ресурсы в обмен на секс"). По всей видимости способность людей к обмену расширялась: от обмена пищей к обмену несъедобными ресурсами (например, материалами и изделиями из них); от обмена внутри одной группы к обмену с представителями других групп.
Оглядитесь вокруг себя. Вы читаете эту колонку на экране какого-то электронного устройства. Где оно сделано? Откуда доставлены его комплектующие? Насколько расширяет список территорий, которые обслуживают вас, ваша одежда? украшения? очки и стоматологические материалы в зубах? транспорт, который обеспечивает ваши перемещения? Каждый из нас эксплуатирует источники ресурсов всей планеты!
Есть в этом что-то принципиально новое? Учтите, что любое животное, которое дышит кислородом воздуха, получает его из атмосферы, где накапливаются и перемешиваются продукты фотосинтеза растений всей планеты. Человек находится в том же положении? В отношении атмосферы – да, а в других отношениях – наше положение особенное. Численность любой популяции любого вида, кроме нашего, ограничена ресурсами того местообитания, которое она населяет (для мигрирующих видов – совокупности местообитаний, в пределах которых они мигрируют).
У человека иначе. У него возможны поселения наподобие антарктических станций – существующих за счет привозных ресурсов, существенная часть которых произведена в другом полушарии. Более того, жители обычного города населяют местообитание, которое не обеспечивает их большинством ресурсов. Пища в город поступает из агроценозов, вода – из более-менее обширного водосборного бассейна, энергия и материалы – чуть не со всей планеты.
Наш вид – единственный глобальный вид. При всей своей разобщенности, несмотря на жирующий "золотой миллиард" и голодающий "деревянный", глобальное человечество эксплуатирует ресурсы планеты в целом. У всех иных видов каждая популяция эксплуатирует ресурсы своего местообитания.
Как это отражается на регуляции численности? У всех иных видов емкость среды (экологический термин, означающий численность популяции, соответствующую наличным ресурсам) определяется независимо для каждого местообитания. Численность одной популяции может падать, а другой – расти. Наша емкость среды определяется емкостью биосферы. Мало того, что благодаря энергии ископаемого топлива мы избавились от ограничений, связанных с текущей интенсивностью фотосинтеза. Благодаря способности к обмену ресурсами мы вышли за пределы пространственной ограниченности наших местообитаний, опутав всю планету магистралями для перемещения почти всего, что нужно для нашего существования.
Исчерпание ресурса в одном местообитании не угрожает существованию подавляющего большинства видов, ведь большинство из них населяет несколько или много местообитаний. Виды, представленные одной локальной популяцией, считают критически угрожаемыми. Наш вид представлен одной глобальной популяцией. Хорошо это или плохо? Это данность…
Как приятно выпить боливийского кофе, сваренного в турецкой джезве и перелитого в старую чашечку из богемского фарфора! Сахарок пускай тростниковый, кубинский, зато лимончик кавказский; газ российский, вода украинская. На экране южнокорейского нетбука (большая часть деталей – китайские) свежие новости со всего света и письмо от старой подруги, наполовину грузинки из Казахстана, с которой я когда-то познакомился в Ашхабаде и которая сейчас живет в Австралии… Впрочем, не будем забегать вперед: и информационный обмен, и демографическая мобильность требуют особого обсуждения. На сегодня все…
Александр Симонов (СО РАН) о топливных элементах
Автор: Алла Аршинова
На проект "Новые электрокатализаторы на основе палладия для высокоэффективных и экологичных источников энергии" Александр Симонов с коллегами получил грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых. Александр рассказывает о своем исследовании и объясняет, как, расщепляя и восстанавливая воду, можно получить существенное подспорье к традиционной энергетике.
- Александр, расскажите, с чего началась история проекта, на который вы получили президентский грант?
- Наш институт совместно с четырьмя европейскими институтами (Технический университет Мюнхена, Датский технический университет, Университет Саутгемптона, Объединённый исследовательский центр в Голландии) и одной европейской же коммерческой организацией (Umicore), которая специализируется на производстве топливных элементов, участвовал в крупном проекте по разработке новых альтернативных каталитических систем для анодов низкотемпературных топливных элементов. К сожалению, вместе мы не успели сделать все, что было задумано, поэтому в дальнейшем стали работать самостоятельно. Мы подали заявку на президентский грант, и к нашей радости, выиграли в конкурсе.
- Кто вместе с вами участвует в исследовании?
- Вместе со мной в этом проекте принимает участие семь человек, пять молодых специалистов по синтезу и охарактеризованию катализаторов, студент и аспирант, занимающиеся вместе со мной электрокаталитическими исследованиями. Также я занимаюсь координацией проекта.
- Расскажите подробнее о своем проекте. Что такое электрокатализ, кстати?
- Термин "электрокатализ" появился благодаря началу бурных исследований, направленных на развитие технологии топливных элементов. Топливный элемент (ТЭ) - это устройство, в котором реализуется две реакции: окисление топлива на аноде и восстановление окислителя на катоде. Окислителем зачастую выступает кислород, подаваемый в ТЭ либо из воздуха, либо в чистом виде, что намного эффективнее, потому что в этом случае концентрация О2 приблизительно в 5 раз больше, чем в воздухе. Процессы окисления и восстановления разнесены в пространстве.
На одной части устройства проходит процесс окисления, это означает, что мы забираем у вещества электрон. На другой части устройства идет процесс восстановления, то есть добавление к веществу электрона. При этом электрон бежит не через реакционную среду, а направлен в электрическую сеть, и пока он от окисляемого топлива пробежит до восстанавливаемого кислорода, он успеет заставить работать лампочку, мобильный телефон, компьютер.
Звучит здорово, и это наиболее эффективный метод получения энергии из веществ, потому что таким образом мы напрямую энергию химической связи конвертируем в электрическую. В двигателе внутреннего сгорания КПД составляет десятки процентов (самые эффективные 20-30 %). А КПД топливного элемента чисто термодинамически может достигать 98%, на практике эти устройства работают с КПД около 50 % и стремятся к 70-80%. Это очень эффективный метод, а оба процесса - и окисления топлива, и восстановления кислорода, протекают на катализаторах.
Катализаторы для низкотемпературных топливных элементов, которые работают при температуре ниже ста градусов, наиболее интересны для нас. К глубочайшему сожалению, в тех условиях, в которых работают наиболее эффективные топливные элементы, наибольшую каталитическую активность проявляет платина. Ее стоимость составляет сейчас примерно 2 тысячи долларов за унцию, золото стоит около полутора тысяч, а палладий, который участвует в названии нашего проекта, стоит около 600 долларов. Это тоже дорогой металл, однако, он более распространен в земной коре, и его мировые запасы больше, чем платины, поэтому в электрокаталитическом сообществе в последнее десятилетие именно палладиевые катализаторы привлекают значительный интерес.
Но с палладием есть проблема, и здесь я перехожу непосредственно к задачам нашего проекта. Хотя он по своим каталитическим и электрокаталитическим свойствам во многом схож с дорогостоящей платиной, его активность в электроокислении водорода на два порядка ниже, а стоимость всего раза в три-четыре меньше.
То есть, очевидно, что мы не имеем никаких преимуществ при прямой замене Pt на палладий. В связи с этим начались поиски способов повышения его активности в реакции электроокисления водорода. Это достигалось за счет сплавления с другими металлами, модификаций другими элементами, в частности, в рамках этого проекта мы сделали интересное, как нам кажется, открытие, именно для палладиевых катализаторов, по которому сейчас пишем публикацию.
- Что за открытие?
- Для электрокаталитических приложений платину, палладий, рутений традиционно модифицируют такими же благородными или неблагородными металлами. Мы же впервые модифицировали палладий углеродом и показали, что в данном случае возрастание его активности не меньше, чем при его модификации дорогостоящим золотом. Это мы обнаружили сразу, когда начали работать в рамках проекта, и сейчас мы развиваем это направление и пытаемся приблизить его к практическому применению.
- Расскажите о методах расщепления воды на водород и кислород, которые используются в вашей работе.
- В чем интерес к водородному топливу? Жидкий метанол, пропанол, этанол по соотношению энергии к весу гораздо более энергоемкие топлива, чем баллон водорода. Если мы возьмем чашку жидкого этанола и такого же объема баллончик водорода под давлением, то выгоднее будет носить с собой чашку спирта, ее на дольше хватит. Но чтобы эффективно электрокаталитически окислить метанол, этанол и другие легкие органические вещества, обычные платиновые и палладиевые катализаторы непригодны, потому что они очень быстро дезактивируются.
Это происходит в связи с тем, что в результате процесса окисления легких спиртов образуются органические загрязнители, которые блокируют поверхность катализатора, топливный элемент становится неэффективным, и чтобы он хоть как-то работал, нужно повышать температуру выше ста градусов, создавать электроды с очень высоким содержанием благородных металлов. В результате мы получаем очень дорогое и непривлекательное для широкого применения устройство.
В случае водорода эта проблема отсутствует, но только если водород будет идеально чистым. Наиболее распространенный метод получения водорода - это реформинг, паровая конверсия органических веществ. Если у нас есть органическое соединение, состоящее из углерода, водорода и кислорода, спирт, например, то при определенных условиях его можно расщепить.
Представьте, у нас есть углерод, кислород и водород, мы извлекаем оттуда водород, остается углерод и кислород. Естественно, после процесса конверсии углеводорода они превратятся либо в СО2 - углекислый газ, либо в СО - моноксид углерода, угарный газ. Последнее соединение чрезвычайно неприятно и в плане воздействия на человека, и в плане электрокатализа.
Если СО2 является безвредным для анодных катализаторов ТЭ, и его можно удалить, то СО полностью удалить весьма сложно, и в неких ничтожных количествах он все равно остается в водородном топливе. А если он присутствует в водороде, который мы подаем на топливный элемент, то он очень быстро покрывает поверхность катализатора, дезактивирует его, и топливный элемент становится абсолютно неэффективным.
Наши палладиевые катализаторы по устойчивости к отравлению угарным газом во многом превосходят классические платиновые системы. Чтобы избежать проблемы отравления анодных катализаторов и исключить дорогостоящие стадии очистки топлива, наиболее перспективно получение изначально чистого водорода. Поэтому очень большой интерес вызывает именно процесс расщепления воды на водород и кислород.
Понятно, в воде нет углерода, и при ее расщеплении не образуются никакие загрязняющие вещества. Водород, полученный из воды, по чистоте может достигать 99.99 %. Но вода очень устойчивое соединение, и согласно законам термодинамики, энергетически гораздо более выгодно водороду с кислородом провзаимодейстовать и образовать воду, чем из воды получать водород и кислород.
Способов получить из воды водород и кислород много. Значительный интерес представляет ферментативный способ. Конечно, процесс не очень эффективный, но любопытный, другой метод - фотокаталитический, то есть расщепление за счет энергии солнца (ультрафиолета). Для этого необходимо поместить в воду и подвергнуть ультрафиолетовому облучению, которое может поступать от солнца. В результате происходит процесс расщепления воды на водород и кислород. Но тут возникает проблема разделения водорода и кислорода, так как их образование пространственно не разделено.
И еще один метод, наиболее мне близкий, электрокаталитический. Его суть заключается в том чтобы заставить работать водородный топливный элемент в обратном направлении - то есть не по пути окисления, а по пути восстановления водорода. Для этого на электроды ТЭ подают электрический ток (то есть теперь он потребляет электричество, а не вырабатывает его).
И чем активнее катализатор, тем более эффективно мы расщепляем воду на водород и кислород. Данный метод позволяет получать абсолютно чистое вещество, так как в топливном элементе процессы выделения водорода и кислорода разделены в пространстве. Такая схема, конечно, вызывает много скепсиса. Сначала мы потратили много энергии на то, чтобы из воды достать водород, а потом возьмем его и начнем точно также окислять. Нелогично. Если б мы могли это сделать без потерь энергии, то мы бы получили вечный двигатель, что невозможно.
Поделиться книгой: