Редкие металлы

 

   Редкие металлы в современной энергетике

   Сталкиваясь с электронами металла, фотоны сообщают им дополнительную энергию, благодаря которой электроны получают возможность вырваться за пределы кристаллической решетки, «испариться» с поверхности металла. Понятно, что легче всего отрывается удаленный от ядра одиночный электрон. Вот почему лучшими для фотоэлементов являются щелочные металлы, расположенные в нижней части периодической таблицы. У цезия, например, электрон отрывается от ядра под действием не только видимого света, но и инфракрасных лучей, обладающих малой энергией. Менее активные металлы испускают электроны только под влиянием более коротких, а значит, и несущих большую энергию электромагнитных волн: ультрафиолетовых, рентгеновских, гамма-лучей.

   Цезий — один из самых химически активных металлов. На воздухе он самовозгорается. Соприкасаясь с водой, серой, хлором и фосфором, взрывается. Даже со льдом он реагирует очень бурно. Не удивительно, что работать цезий может лишь в вакууме.

   Цезий — очень редкий элемент, да к тому же и очень рассеянный в природе. Его основное применение — фотоэлементы, телевизионные трубки и экраны, которые используются уже достаточно широко, а также термоэмиссионные преобразователи, победное шествие которых только начинается (о них еще речь впереди). Несмотря на то, что редкие металлы не столь дороги как драгоценные, которые широко торгуются на биржах (курс драг металлов), тем не менее редкоземельные металлы также довольно дороги в связи с трудностью их добычи.

   Фотоэлементы считают детали, проплывающие мимо них на конвейере, и сортируют изделия, чулки, шарикоподшипники. Они зажигают уличные фонари, как только стемнеет, сторожат входы в магазины, банки или портовые гавани и мгновенно отключают станок, если рука рабочего окажется в опасной зоне. Без них невозможны были бы ни телевизор, ни фототелеграф, ни звуковое кино. Они позволяют видеть даже в темноте и сквозь непрозрачные тела.

   Применяется цезий в передающих телевизионных электроннолучевых трубках, лазерах, мазерах, МГД-генераторах, ионных двигателях ракетных установок. Здесь цезий используется в качестве рабочего тела: он превращается в ионизированный газ, который разгоняется электрическим полем до высокой скорости и выбрасывается из сопла ракеты. Вылет этой ионной струи и создает тягу двигателя. Применение цезия и ионных двигателей сулит уменьшение и веса ракеты, и ее стоимости примерно на 2/3.

   В августе 1968 года с мыса Кеннеди была запущена ракета «Атлас-Центавр», которая вывела на орбиту искусственный спутник Земли, где были установлены два цезиевых ионных двигателя, с их помощью осуществлялась коррекция орбиты.

   Фирма Локхид разработала цезиевый ионный ракетный двигатель с к. п. д., приближающимся к 98%. Цезиевые ионные двигатели предполагается использовать в ракетах космических кораблей, которые будут способны доставить людей на Марс, а затем благополучно возвратить их на Землю.

   Еще важнее то, что фотоэлементы могут превращать солнечную энергию в электрическую.

   Д. И. Менделеев говорил, что топить печи можно и ассигнациями. Нефть, каменный уголь, природный газ, древесина — ценнейшее химическое сырье. Кроме того, запасы органических топ-лива, да и делящегося ядерного горючего, ограничены, в то время как солнечная энергия вечна. Вот почему знаменитый французский физик, крупнейший специалист по атомной энергии Фредерик Жолио-Кюри говорил, что решение проблемы использования солнечной энергии, пожалуй, важнее, чем покорение энергии атомного ядра.

   Преобразователи солнечной энергии в электрическую уже существуют. Они питают энергией разнообразную аппаратуру космических кораблей и искусственных спутников Земли, а также и двигатели луноходов. Московскими учеными показана возможность превращения солнечной энергии в электрическую с к. п. д. 65—70%. Созданы солнечные батареи, способные поглощать 85% падающего на них света. Их потери на обратное излучение не превышают 10%. Устроены они так. На поверхность, собирающую солнечные лучи, наносится слой окиси магния и золота (толщина золота 0,15 мкм). Эта пленка пропускает свет солнца внутрь батареи, но препятствует излучению инфракрасных лучей из нее. Вторая пленка трехслойная. Это «бутерброд» из двух слоев двуокиси титана, между которыми заключена тончайшая (до 1 мкм) пленка серебра. А для внешних конструкционных элементов таких батарей, опор прекрасно подходит недорогая качественная конструкционная сталь.

 

metallicheckiy-portal.ru.