В книге рассмотрены фундаментальные и прикладные аспекты энерготехнологического применения алюминия. Особое внимание сосредоточено на разработанных авторами методах активации низкотемпературного окисления алюминия водой. Описаны конкретные устройства для получения водорода и источники тока на их основе.

Существенная часть посвящена созданным на основе гидротермального окисления алюминия прототипам алюмо-водородных энерготехнологических установок для производства электрической и тепловой энергии в диапазоне от десятков до сотен кВт, водорода и высоколиквидного оксигидроксида алюминия.

Книга рекомендована для научных работников, студентов, аспирантов и всех интересующихся современными достижениями в области альтернативной энергетики.

Несмотря на внедряемые практически повсеместно меры по энергосбережению, потребление энергии человечеством продолжает расти. Традиционные технологии её получения, вкупе с ростом цен на сырьё и ухудшением экологической обстановки при их использовании, начинают уступать место новым, более экологичным решениям. Так, в 2011 году в Германии уже удалось добиться того, что 4% всей потребляемой электрической энергии вырабатывалось фотоэлектрическими станциями, 8% — ветрогенераторами, 6% — энергоустановками, использующими биогаз в качестве исходного топлива. Принято решение о постепенном выводе из эксплуатации всех АЭС.

Географические и социально-экономические условия России сильно отличаются от немецких, но, тем не менее, согласно распоряжению Правительства РФ, к 2020 году 4,5% энергобаланса страны должно покрываться за счёт возобновляемых источников энергии. Несмотря на значительные запасы углеводородных топлив и развитую сетевую энергетическую инфраструктуру, распределение их по стране неравномерно и не всегда коррелирует с плотностью населения. Кроме того, даёт о себе знать моральное и физическое устаревание этой инфраструктуры, созданной во второй половине XX века.

Отдельно необходимо отметить проблемы больших городов, связанные с загрязнением их выбросами автотранспорта, парк которого неуклонно увеличивается, и трудностями создания новых передающих и генерирующих мощностей. Возобновляемые энергоресурсы на территории РФ также распределены весьма неравномерно. Большая часть их потенциала приходится на регионы с малой плотностью населения. Поэтому при развитии как альтернативной, так и традиционной генерации необходимо задумываться о способах передачи выработанной энергии конечному потребителю.

С этой целью коллективом авторов достаточно подробно рассмотрены научные аспекты использования алюминия в качестве промежуточного энергоносителя. Алюминий широко распространён на Земле, технологии его добычи и переработки, в том числе и вторичной, достаточно хорошо изучены, освоены и постоянно совершенствуются. Среди других достоинств алюминия следует отметить его высокую удельную энергоёмкость и безопасность транспортировки и хранения.

В книге сформулированы пути решения задач по практической реализации стационарных и портативных энергоустановок, использующих алюминий в качестве «топлива». Термин «топливо» употреблён достаточно условно, поскольку алюминий является энергоаккумулирующим веществом, получаемым при затрате энергии. В ходе окисления водой он претерпевает химические изменения, сопровождающиеся выделением тепловой и электрической энергии, а также водорода. Это позволяет рассматривать предлагаемые технологии также в качестве способа получения тепловой энергии и в схемах водородной энергетики, получившей широкое развитие в последние годы. С целью удешевления используемых алюмоэнергетических технологий рассмотрены аспекты возврата оксидов и гидроксидов алюминия на переработку, а также возможности их применения в других отраслях промышленности.

Важно отметить, что все предложенные решения представляют собой не изложенные на бумаге гипотезы, а воплощённые в «железе» образцы, процесс создания которых завершался их испытаниями, что несколько необычно для настоящего времени, когда многие, даже перспективные идеи, длительное время оставались на бумаге в виде чертежей. Почти все предложенные решения защищены патентами, что свидетельствует о значительной доле новизны разрабатываемых технологий. И разработка, и изготовление, и испытания образцов устройств не были бы возможны без широкой кооперации целого ряда организаций и предприятий, включая ОИВТ РАН, МГУ им. М. В. Ломоносова, ИНЭПХФ РАН, МАИ и многие другие, и без использования творческого и интеллектуального потенциала их сотрудников, как уже сложившихся специалистов, так и молодёжи.

Выполненные работы свидетельствуют о том, что, несмотря на все трудности последних лет, российская наука в состоянии ставить и решать достаточно масштабные задачи. Книга, безусловно, представляет интерес как для энергетиков, так и для тех, чья профессиональная деятельность связана с добычей, получением и переработкой алюминия, использованием оксидов и гидроксидов алюминия в промышленности, а также для всех, кому небезразличны новые идеи и дальнейшие пути развития отечественной и мировой энергетики.

Предисловие
Академик В. Е. Фортов

Книги на ту же тему

1. Об отечественной электроэнергетике: Вчера, сегодня и возможное завтра, Шейндлин А. Е., 2013
2. Электромобиль на алюминиевом топливе, Жук А. З., Клейменов Б. В., Фортов В. Е., Шейндлин А. Е., 2012
3. Проблемы новой энергетики, Шейндлин А. Е., 2006
4. Занимательно об энергетике, Чирков Ю. Г., 1981
5. Электроснабжение промышленных предприятий. — 2-е изд., Кудрин Б. И., 2006