С РАЗВИТИЕМ ЦИВИЛИЗАЦИИ, человек освоил энергию ветра: паруса, ветряные мельницы. Именно так человек справлялся со своими энергетическими нуждами следующие полторы – две тысячи лет.

БЫЛА ЕЩЕ ОДНА, которая привлекала внимание наших предков. Это электричество. Молния пугала и одновременно восхищала, рождала образы мифических богов громовержцев: Зевс, Юпитер, Тор, Перун, Индра… Но до поры приручить эту энергию не удавалось.

ВСЕ ИЗМЕНИЛОСЬ,

когда англичанин Дени Папен сделал первую паровую машину. Человечество вступило на путь индустриальной революции, и отныне ему требовалось все больше и больше энергии.

Первая паровая машина Дени Папена

Человек попытался «приручить» электричество. В 1745 году Питер ван Мушенбрук и Эвальд Юрген фон Клейнст независимо друг от друга создали устройства, которые позволяли «собирать» статическое электричество, – лейденскую банку или, говоря современным языком, – конденсатор.

НАСТОЯЩАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

случилась в 1800 году. Граф Алессандро Вольта создал первый химический источник тока – вольтов столб. Отныне человек мог сам производить электричество, а не собирать его.

XIX век стал эпохой электрической энергии. Были придуманы батарейка в ее современном виде и аккумулятор. Поехал первый электромобиль, и случился первый электромобильный бум – на рубеже XIX и XX в.в. треть авто была электрическая, да и первый рубеж в 100 км в час тоже преодолели на электромобиле.

И в этом смысле настоящих прорывов XX век добавил всего несколько. Сначала человек освоил энергию атома и в середине века появились атомные электростанции, опирающиеся на достижения новой физики, а в 1990-х – самые совершенные «батарейки» – литий-ионные аккумуляторы.

Были созданы первые гидроэлектростанция, тепловая электростанция и даже первая ветряная электростанция.

ЧТО ЖЕ НЕ
УСТРАИВАЕТ
ЧЕЛОВЕЧЕСТВО?

Не устраивает глобальное потепление. Слишком много человек выбрасывает углекислого газа в атмосферу, и от него необходимо отказаться. А это означает, что нужно отказаться от сжигания топлива в его любом виде – в электростанциях, в автомобилях, в самолетах. И тогда человек обратил внимание на водород.

В чистом виде водород получил английский химик и физик Генри Кавендиш.

1493 – 1541

В своем обыкновенном виде водород известен человечеству уже полтысячелетия. Говорят, его получал еще Парацельс, правда не очень понимая, что делает. В своем обычном виде – это самый легкий газ без цвета и запаха, который очень легко воспламеняется.

Французский профессор Жак Шарль совершил первое в мире путешествие на воздушном шаре, частично наполненном водородом.

1807

Самый первый двигатель внутреннего сгорания, созданный Франсуа Исааком де Ривазом, работал именно на водороде. Де Риваз поставил свой двигатель на тележку, получив таким образом первый водородный автомобиль.

1838

Шотландский химик Уильям Гроув описал первый водородный топливный элемент.

ТАК ПОЧЕМУ ЖЕ О ВОДОРОДЕ ВСПОМНИЛИ СЕЙЧАС, БОЛЕЕ ПОЛУТОРА СТОЛЕТИЙ СПУСТЯ?

Во-первых, при окислении водорода в топливных элементах образуется только электричество и вода – никакого углекислого газа. При этом на единицу массы в топливном элементе можно запасти втрое больше энергии, чем в литий-ионном аккумуляторе. А, значит, водородный автомобиль может проехать в три раза дальше, чем «классический» электромобиль, при этом заправляться он будет всего несколько минут.

Во-вторых, в водороде можно запасать энергию от возобновляемых источников – солнечных и ветроэлектростанций, которые вырабатывают ее неравномерно.

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА – УЖЕ НАСТУПАЮЩЕЕ БУДУЩЕЕ

Развитые страны приняли на себя обязательства отказа от выбросов углекислого газа к середине текущего столетия и активно развивают у себя водородные технологии. Наша страна – не исключение, и мы находимся здесь на переднем крае. Мы способны стать лидером в области производства водорода, имея собственный технологический потенциал в области его производства и использования. В России сегодня активно развиваются водородные технологии. Ключевую роль в этом играет ученый из Черноголовки, Юрий Анатольевич Добровольский.

Тематикой водородных топливных элементов Ю.А. Добровольский занимается давно. С 2017 года возглавил Центр компетенций по технологиям новых и мобильных источников энергии ИПХФ РАН. Он вошел в число тех, кто смог убедить руководство страны в том, что водород – ключевой элемент будущего.

Центр компетенций по технологиям новых и мобильных источников энергии ИПХФ РАН стал точкой пересечения технологий всех химических источников тока, водородных технологий в первую очередь, с государством и бизнесом.

Под руководством Ю.А. Добровольского в Центре создают первые образцы новых устройств водородного будущего:

– первый российский водородный самолет на топливных элементах (четвертый в мире),

– водородные коптеры,

– водородные беспилотные автомобильные платформы,

– водородные заправки,

– топливные элементы,
стенды для их испытаний и т.д.

Но этого мало – нужно не просто разработать, но и отработать технологию их производства, написать множество нормативных актов, связанных с водородом – от государственной стратегии развития до десятков стандартов, подготовить и внедрить образовательные программы, убедить людей в том, что водород – это нужно, полезно и безопасно… Этим тоже занимается Центр компетенций – и успешно. В 2021 г. он был удостоен III места Национальной премии «За верность науке» именно за продвижение новой повестки.

В 2021 г. году команда Добровольского вместе с другими научными центрами выиграла конкурс на создание еще одного Центра компетенций – исключительно по водородным технологиям. Новый Центр оказался символически распределен уже по нескольким городам: Черноголовка, Москва, Новосибирск и Сахалин. Водородные технологии захватывают всю страну, но одной из ключевых фигур в них по-прежнему остается Юрий Анатольевич Добровольский.

НАУЧНЫЕ НАГРАДЫ АКАДЕМИКА Н.Н. СЕМЕНОВА

НАУЧНЫЕ НАГРАДЫ ИМЕНИ Н.Н. СЕМЕНОВА

НАУКА ПРОТИВ «ТИГРОВ»

Фундаментальные исследования находят практическое применение спустя годы. Теория цепных разветвленных реакций Н.Н. Семенова была использована в годы Великой Отечественной войны при производстве патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей для огнемётов. Кумулятивные снаряды в сражении на Курской дуге вызвали настоящую панику у противника: они легко пробивали броню неуязвимых немецких «тигров» толщиной 200 мм.

В 1950-х годах правительством страны была поставлена задача: создать ядерный щит. Институту химической физики было поручено разработать мощные взрывчатые материалы.
В целях безопасности было принято решение найти место для научно-исследовательского полигона в ближнем Подмосковье.

Распоряжением Совета министров СССР №1024 от 28 февраля 1956 г. такую базу решено было создать на территории Ногинского района Московской области.

НАУКА В ЧЕРНОГОЛОВКЕ РАЗВИВАЛАСЬ КАК ЦЕПНАЯ РАЗВЕТВЛЕННАЯ РЕАКЦИЯ СЕМЕНОВА

Институт проблем химической физики вошёл в историю не только научными открытиями, но и тем, что работали в нём неординарные люди.

Попасть в Черноголовку В.Е. Фортову помог счастливый случай. Закончив физтех с отличием, он должен был уехать на Дальний Восток по распределению. На конференции в Ленинграде, где выступал с докладом, вопросы ему задавал не дружелюбно настроенный человек. Позже выяснилось, что это был академик Зельдович. Несмотря на их перепалку во время доклада, молодой ученый очень понравился академику. Он предложил Фортову работать в Черноголовке. И это было блестящим решением.

НАМ УДАЛОСЬ ОБЪЕДИНИТЬ ЭНЕРГИЮ МОЛОДОСТИ И ОПЫТ ЗРЕЛОСТИ

Черноголовка сегодня – это фундаментальные научные исследования в области физики, химии, минералогии и биологии. Это решение сложных, уникальных научно-технических задач по обеспечению обороноспособности нашей страны. В семи научных институтах работают 40 академиков и членов-корреспондентов РАН, более 280 докторов наук, порядка 700 кандидатов наук.

700

280

40

кандидатов наук

докторов наук

академиков и членов-корреспондентов РАН

Научные достижения научно-производственного комплекса Черноголовка были бы невозможны без той атмосферы поиска, новаторства и преемственности, которая создана здесь за долгие годы.