Ненаучный инноватор - 2
Окончание статьи. Начало смотрите, щёлкнув здесь.
Бутылка для джинна
Ещё в 1960-х Овшинский задумывался о схеме, которую называл «водородным циклом» (hydrogen loop): 1 - получение водорода из воды посредством электролиза с использованием солнечной энергии; 2 - сохранение водорода; 3 - использование водорода в качестве энергоносителя. Ключевой была вторая фаза: автомобили, ездящие на водороде, существовали, но не получали сколько-нибудь заметного распространения из-за своей небезопасности. «Все считали водород, - вспоминал сын Овшинского Харви, - этаким непредсказуемым джинном в бутылке, но папа смотрел на это иначе. С его точки зрения проблемой был вовсе не сам джинн. Ею была бутылка».
К 1980 году контуры решения обрисовались, и Овшинский, подавая в нефтяной гигант ARCO заявку на второй раунд финансирования, включил туда (наряду с фигурировавшими в первом раунде солнечными панелями) водородное топливо. Заявка была одобрена, и в компании ECD стартовал трёхгодичный проект, который стал в то время крупнейшим в США в сфере водородного транспорта.
Руководитель проекта Кришна Сапру набрала в него международную команду из специалистов разного профиля и разделила их на три группы: электролиза, гидридов и топливных элементов. Впрочем, довольно быстро выяснилось, что гидриды быстрее и эффективнее образуются в процессе электролиза, а значит, деление сотрудников на группы непродуктивно и лучше взаимодействовать всем со всеми. А затем случилось неожиданное открытие, отчего исследования пошли по иному руслу, и к водороду Овшинский вернулся лишь в конце 1990-х.
Аккумулятор
Началось с того, что Куочин Хонг, материаловед с Тайваня, обнаружил в лаборатории Овшинского аморфные материалы, позволяющие хранить до десяти массовых процентов водорода. Услышав об этом, электрохимик из Израиля Беньямин (Бенни) Райхман тут же попросил у Хонга образец такого материала, отнёс к себе в лабораторию, опустил в стакан с раствором гидроксида калия вместе с кусочком гидроксида никеля - и получил электрохимический источник тока. На следующий день к Райхману присоединился второй израильский электрохимик, Арье Регер. Сапру к эксперименту отнеслась с сомнением, так как финансирование было выделено всё же не на создание батареи, а на исследование водорода, но спросила Овшинского, и тот заинтересовался результатом.
Овшинский пригласил двоих экспериментаторов к себе в кабинет и попросил их изготовить электрохимический элемент, чтобы посмотреть, «на что он способен». Те распылили материал Хонга на электрод большей площади и заключили полученные элементы в стандартный кожух, как у обычных батарей. Измерения показали, что новинка значительно ёмче, нежели никель-кадмиевые аккумуляторы, которые тогда были в ходу. Следующим шагом Овшинский продемонстрировал устройство на очередном совещании руководителей исследовательских групп, а затем объявил, что это прототип будущего аккумулятора для электромобилей и в ECD создаётся дочернее предприятие, которое займётся разработкой промышленного образца.
При подаче заявки на патент никель-металлогидридного аккумулятора, впрочем, выяснилось, что существуют похожие более ранние устройства, в том числе и запатентованные, но все они серьёзно уступали по характеристикам аккумулятору ECD, ключевой особенностью которого был уникальный материал катода. Патент был получен в 1986 году, его авторами значились Сапру, Райхман, Регер и Овшинский. Райхман считал, что это справедливо: они с Регером получили интересный экспериментальный результат, но именно Овшинский понял значение открытия и настоял на проекте по созданию коммерческого устройства.
изобретение Овшинского
Когда закончились деньги ARCO, компания OBC (Ovonic Battery Company), которая должна была коммерциализировать продукт, получила двухгодичное финансирование от дистрибьютора природного газа ANR (American Natural Resources), а к 1987-му наладила выпуск небольших партий аккумуляторов и занялась продажей лицензий. Их приобрели такие известные компании, как VARTA, Hitachi, Maxell, Gold Peak, благодаря которым аккумуляторы OBC попали в различную бытовую электронику.
Использовать никель-металлогидридные аккумуляторы в электромобилях на тот момент было нельзя из-за слишком долгой зарядки, а финансирование на их доработку и масштабирование OBC смогла получить только в 1992 году. Ещё через год зарядку удалось ускорить с помощью катализатора - наночастиц никелевого сплава, распределённых в пористом оксидном слое, которым был покрыт материал катода. В течение недолгого времени General Motors ставила аккумуляторы OBC на свои электромобили EV1; затем её проект был свёрнут, а в зарубежных электромобилях обнаружились нелицензированные аккумуляторы. Ценой немалых усилий OBC всё же добилась от большинства производителей легального лицензирования.
Водород
В 1997 году компания ECD включилась в большой трёхгодичный совместный проект с участием множества университетов и исследовательских лабораторий, направленный на разработку твердотельной системы хранения водорода для использования в автомобилях. Вскоре проект привлё внимание нефтяных компаний, которые видели в водороде возможность удержаться на рынке автозаправок, сокращающемся из-за удорожания бензина и повышения налогов. Одна из них - Texaco - заинтересовалась технологиями ECD и в 2000 году, когда трёхлетний проект завершился, предложила ей партнёрство.
В итоге были образованы два совместных предприятия - по топливным элементам и системам хранения водорода (а спустя два года к ним добавилось ещё одно, занимавшееся аккумуляторами). Разработка топливных элементов, впрочем, не пошла дальше первых стадий, а вот систему хранения водорода удалось довести до создания «топливного бака», который был установлен в реальный автомобиль. Этому предшествовали длительные эксперименты по подбору наилучшего сплава, за ними - по компоновке бака, который должен был вмещать 3,5 кг связанного водорода (запас на 200 км) и теплообменник, затем прошли тесты на зарядку-разрядку. Внешнюю оболочку бака по предложению инженера Виталия Мясникова изготовили из углепластика. Чтобы перенастроить на водородное топливо реальную машину, разработчики заключили соглашение с калифорнийской компанией Quantum Technologies, специализирующейся на оборудовании для автомобилей, работающих на природном газе. Демонстрационная водородная модель авто на базе Toyota Prius была готова в августе 2002 года. Получив сообщение об этом, Овшинский вместе с физиком Розой Янг и ещё двумя сотрудниками немедленно отправился в Калифорнию, чтобы сесть за руль, и был так восхищён итогом работы, что пригласил всех участников проекта на торжественный обед.
на водородном топливе
Но триумф был недолгим. В том же 2002 году другая нефтяная компания - Chevron - приобрела Texaco, а новое руководство отнеслось к водородной программе без всякого энтузиазма. Начались разногласия, и к осени 2004 года обе стороны уже стремились разорвать партнёрство. При этом Chevron категорически отказалась уступить ECD экспериментальный автомобиль и затем его уничтожила, опасаясь возможных проблем с законом.
Команда ECD продолжила работу уже своими силами и перенастроила на водород ещё два автомобиля. Это направление было закрыто в 2005 году, когда в компанию пришло новое руководство, отстранившее Овшинского от управления. Со временем участники проекта стали склоняться к мнению, что водородная технология не готова для рынка и не может выдержать конкуренции с аккумуляторами, обладающими большей энергоэффективностью. Один лишь Овшинский не мог с этим согласиться, но так или иначе самым коммерчески успешным его изобретением были именно аккумуляторы.
В последнее время с никель-металлогидридными аккумуляторами успешно конкурируют ионолитиевые, у которых плотность энергии ещё выше, но первые до сих пор присутствуют на рынке.
Читайте другие наши материалы
