адіохімічного синтезу елементів, для опромінення твердих тіл з метою їх зміцнення і, що особливо важливо, для термічного розкладання води на водень і кисень. Сучасні атомні електростанції не можна вважати верхом досягнень атомної енергетики і енергетики взагалі. Їх основний недолік - екологічна небезпека, до того ж, основною ядерним паливом є ізотоп U-235, частка якого в природному урані складає 0,7%. Тому розвиток атомної енергетики на основі сучасного покоління АЕС визначається ресурсами урану, які за енергетичних запасів порівнянні із запасами нафти.
Абсолютно нові можливості відкриваються перед людством із здійсненням керованої термоядерної реакції.
Некерована термоядерна реакція - це воднева бомба, вибух якої відбувається в результаті ядерної взаємодії. Реакція протікає при температурі значно вище 100.000.000 0 С. Тому утримати настільки високо розігріту масу, що складається з ядер, протонів і нейтронів (плазма) неможливо. Ця обставина виявилася головною перешкодою на шляху здійснення керованої термоядерної реакції. Існують і інші перешкоди, головним з яких є можливий перегрів поверхні Землі в результаті виділення тепла термоядерними реакторами.
Йдеться про розумних екологічних обмеженнях виробництва термоядерної енергії в межах НЕ більш ніж 5% від сонячної енергії, що поглинається Землею. Проте навіть і в цих межах виробництво термоядерної енергії піднімає розігрів земної поверхні на 3,7 0 С.
Вважають, що розігрів вище цієї граничної температури може призвести до істотної зміни клімату всієї нашої планети, навіть всесвітнього потопу, за рахунок танення льодів Антарктики і Гренландії. p> Потрібні заходи щодо пошуку екологічно бездоганних і практично невичерпне джерело енергії. Однією з таких заходів є використання сонячної енергії. Близько половини сонячної енергії розсіюється і поглинається атмосферою і близько 10% затримується в капельножидкой і пилових хмарах. Що залишається частка дійшла до поверхні Землі сонячної енергії виявляється в десятки разів перевищує гранично допустиму виробництво термоядерної енергії.
Виникає завдання хімічного перетворення сонячної енергії, тобто завдання акумулювання сонячної енергії, орієнтуючись на той досвід, яким користується природа, а саме фотосинтез.
Є сенс поставити завдання штучного великомасштабного отримання на основі перетворення сонячної енергії такого хімічного палива, яким є водень із води:
Принципово ця реакція здійсненна. Практично для її реалізації потрібна подача великих кількостей енергії, тому що енергія зв'язку Н - О в молекулі води значна (467 кДж/моль), тому термічний розклад води починається лише при температурі вище 1200 0 З і завершується при 2500-2600 0 С.
Аналогічна кількість електроенергії потрібно також і для електролітичного розкладання води. Як ж, однак, справляється із залученням до фотосинтез води зелений лист? Виявляється, що його фотокаталізатори діють за принципом електролітичного розкладання води. Розробляються нині штучні молекулярні фото каталітичні системи все більше наближаються до природних фотосинтезуючим об'єктів не тільки за принципом їх дії, але і по самій організації систем. Широкомасштабне перетворення сонячної енергії в енергію хімічних палив поставлене на чергу дня. При цьому треба мати на увазі, що водень є самим висококалорійним та екологічно чистим паливом. Він зручний і для стаціонарної, і для транспортної енергетики. Безперечно, - це універсальне паливо енергетики майбутнього.
4.3 Хімія екстремальних станів
На відміну від каталітичної хімії, особливістю якої є хімічна активізація молекул реагенту, тобто розслаблення вихідних хімічних зв'язків при взаємодії із їх каталізатором, хімія екстремальних станів характеризується енергетичної активацією реагенту, тобто подачею енергії ззовні для повного розриву вихідних зв'язків.
До хімії екстремальних станів відносяться плазмохімія і радіаційна хімія (хімія високих енергій).
У плазмохімічних процесах швидкість перерозподілу хімічних зв'язків між реагують молекулами досягає оптимуму, заданого природою: тривалість елементарних актів хімічних перетворень наближається в ньому до 10 -13 сек. при майже повній відсутності оборотності реакції, тоді як у всіх сучасних заводських реакторах така швидкість через оборотності знижується в тисячі і мільйони разів. Тому плазмохімічні процеси виключно високопродуктивні.
Метановий плазмотрон з продуктивністю 75 тонн ацетилену на добу має довжину всього 65 см і діаметр 15 см., по суті, замінює цілий завод. При цьому метан в ньому при температурі 3000-3500 градусів за одну десятитисячний частки секунди перетворюється на 80% в ацетилен.
В даний час розроблено способи зв'язування атмосферного азоту за допомогою плазмохімічного синтезу оксидів азоту, що може бути економніше аміачного методу ...
