Коррозия металла обеспечит подводные аппараты электричеством

Инженеры из компании Open Water Power разработали химический топливный элемент, использующий воду и алюминий в качестве топлива. Компания планирует использовать их в качестве замены литиевых аккумуляторов в автономных подводных аппаратах, и тем самым расширить их радиус действия на порядок. Описание системы доступно на сайте компании.

Необитаемые подводные аппараты используются для множества гражданских и военных целей, таких как составление карт морского дна, поисково-спасательные операции, разведка и другие. Главная проблема таких аппаратов заключается в их зависимости от кораблей, которые либо снабжают их электроэнергией через провод, либо периодически перезаряжают их аккумуляторы. Как правило, в полностью автономных подводных аппаратах используются литиевые аккумуляторы. Их ресурс довольно ограничен, а для защиты от колоссального давления толщи воды требуется прочный и в то же время тяжелый защитный корпус. Помимо этого, такие аккумуляторы при определенных условиях могут самопроизвольно воспламеняться и даже взрываться.

Для того, чтобы избавить подводные аппараты от этих недостатков и расширить дальность их применения, компания Open Water Power разработала генератор энергии, использующий в качестве потребляемого топлива воду. Он состоит из анода, сделанного из алюминиевого сплава, катода, выполненного из никелевого сплава, и электролита между ними. Электролит состоит, по большей части из воды. Алюминиевый анод имеет такой состав, что обладает низкой реакционной способностью в воде, однако значительно увеличивает ее в присутствии щелочи.

Электричество вырабатывается следующим образом. На катоде вода распадается на гидроксильные ионы и молекулярный водород, поглощая электроны из электрической цепи. Затем гидроксильные ионы попадают на алюминиевый анод и реагируют с ним, в результате чего в электролит попадает гидроксид алюминия, а в электрическую цепь попадают электроны. Поток воды через топливный элемент обеспечивает сбор гидроксида в специальную ловушку, а также отводит тепло, выделяющееся при реакции, во внешнюю среду. Инженеры утверждают, что эффективность их системы составляет одну треть, тогда как две трети энергии расходуются в виде выделяемого тепла.

Компания планирует в ближайшие месяцы провести в партнерстве с ВМС США испытания своей разработки на автономном необитаемом аппарате производства Riptide Autonomous Solutions. Предположительно, замена щелочных аккумуляторов в аппарате на новый топливный элемент увеличит дальность его действия с 60 морских миль до тысячи.

Недавно Российское центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин» объявило о разработке подводных станций для подзарядки подводных аппаратов. Основу станции будет составлять 24-мегаваттный атомный реактор, который позволит заряжать несколько аппаратов одновременно. А ВМС США с 2013 года разрабатывает подводные роботы-хранилища для пополнения запасов топлива и других материалов, которые будет погружаться на дно и переходить в режим ожидания. При необходимости, проплывающий над хранилищем корабль может послать специальный акустический сигнал, который разбудит робота и заставит его всплыть на поверхность. Больше о подводных аппаратах можно прочитать в нашем материале «Корабли без капитана».

Григорий Копиев