Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

условиях внештатных ситуаций (схема дана приближенной). Эта система должна включать в себя основные элементы и блоки, управляемые по программе, алгоритм которой изменяется в зависимости от параметров сигнала датчиков. Например, при работе системы при номинальных параметрах (температура-ток) в случае уменьшения тока, потребляемого системой, датчики обратной связи выдают сигнал на увеличение температуры накопителя, в результате количество топлива, подаваемое на топливный элемент, увеличивается. Наоборот, при увеличении тока от топливного элемента, блок обратной связи формирует сигнал, в результате которого блокируется отдельные нагревательные элементы накопителя, и, как следствие, количество водорода на топливном элементе уменьшается. Кроме того, в системе предусмотрена автономная редукция топлива при постоянном потоке водорода от накопителя. Разрабатываемая система питания на основе топливных элементов будет обладать преимуществом по энергетическим характеристикам по сравнению с существующими аккумуляторами на основе лития – интерметаллидами и металлгидридами.

Рис. 4. Схема устройства с бесперебойным питанием.

Обозначения: 1 – НВ – накопитель водорода; 2 - СРсистема регулирования подачи топлива (водорода); 3 - ТЭ-топливный элемент; 4 - СД - система датчиков;

5 – R - система опроса; 6 - РУрадиоустройство

Таким образом, в работе проведен сравнительный анализ способов хранения водорода в альтернативных источниках энергии, таких как: физические, химические, адсорбционные, металлогидридные. Показаны преимущества и недостатки каждого метода хранения водорода. Обоснованы основные достоинства металлогидридных систем хранения водорода связанного водорода. Приведены исследования возможности применения электрохимических систем для аккумулирования водорода. Проведены исследования возможности электрохимических систем к поглощению водорода по двум направлениям: 1. Формированию структуры металла и сплава с определенной степенью дефектности; 2. Дополнительное введение водородаметодом ионной имплантации в подготовленную металлическую матрицу.

Особо необходимо отметить экологическую значимость исследований: это возможность замены углеводородного сырья на альтернативные источники энергии (без выбросов в атмосферу продуктов сгорания углеводородов). Отметим, что электрохимические системы для хранения водорода в виде гидридов металлов обладают высокой степенью компактности. Применение альтернативных энергетических источников хранения водорода в виде гидридов металлов в работе двигателей внутреннего сгорания может, позволяет сократить потребление топлива более чем на 50 %, снизить уровень загрязнения окружающей среды выбрасываемыми частицами на 90 % и выхлопами оксида азота на 50 %.

Литература 1. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение. Справ.

изд. / Д.Ю. Гамбург, В.П. Семенов, Н.Ф. Дубовкин, Л.Н. Смирнов; Под ред. Д.Ю. Гамбурга, Н.Ф. Дубовкина. - М.: Химия, 1989. - 672 с.

191

2.Пономарев - Степной Н.Н., Столяревский А.Я. Атомно-водородная энергетика

–пути развития. - Энергия, 2004, №1. – С. 3-9.

3.Шпильрайн Э.Э. и др. Введение в водородную энергетику / Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко, Г.Г. Кулешов; Под ред. В.А. Легасова. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 264 с.

4.Звягинцева А.В. Температурные интервалы десорбции дейтерия из Ni–In композитов [Текст] /А.В. Звягинцева, А.Н. Морозов, И.М. Кирьян //Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. IHISM´14. Сборник докладов Пятой Международной конференции и Девятой Международной школы молодых ученых и специалистов им. А.А. Курдюмова / Под ред. д-ра техн. наук А.А. Юхимчука. - Саров: ФГУП «РФЯЦ– ВНИИЭФ», 2015. - С. 106-119.

5.Zvyagintceva A.V., Shalimov Y.N. Laws of diffusion of hydrogen in electrolytic alloyson the basis of nickel // Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems. - Yalta, Ukraine. 2010. - С. 34-36.

6.Zvyagintceva A.V. Increase of solubility of hydrogen of in electrolytic alloys Ni-B // Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems. - Yalta, Ukraine. 2010. - С. 48-51.

7.Тарасов Б.П., Бурнашева В.В., Лотоцкий М.В., Яртысь В.А. Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2005. - №12(32). - С. 14-37.

8.Zvyagintseva A.V. Hydrogen permeability of nanostructured materials based on nickel, synthesized by electrochemical method // Proceedings of the 2017 IEEE 7th International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties (NAP-2017). – IEEE Catalog Number: CFP17F65-ART. - Part 2. - 02NTF41-1-02NTF41-5.

9.Звягинцева А.В. Гибридные функциональные материалы, формирующие металлические структуры с оптимальной дефектностью для хранения водорода в гидридной форме // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – Саров: Изд-во «Научно-технический центр «ТАТА», 2017. – № 16-18 (228-230). - С. 89-103.

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

2ПАО «СИБУР ХОЛДИНГ» 3ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-

воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»» (г. Воронеж)

A.V. Zvyagintseva1, A.O. Artemeva2, R.N. Komarskii3

MODERN METHODS OF EFFECTIVE STORAGE OF HYDROGEN IN THE SYSTEMS OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF ENERGY CONSUMERS

Methods for storing hydrogen in alternative sources of energy, such as physical, chemical, adsorption, and metal hydride, have been investigated. The advantages and disadvantages of each method of hydrogen storage are substantiated. The main advantages of metal hydride storage systems for hydrogen of bound hydrogen are substantiated. The focus is on the feasibility of using electrochemical systems for the accumulation of hydrogen. The scheme of uninterrupted power supply of radio-electronic communication means is presented

Key words: alternative sources, hydrogen storage, uninterrupted power supply, electronic equipment

1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State Technical University»

2PJSC «SIBUR HOLDING»

3Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education «Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor

N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin»» (Voronezh)

192

СЕКЦИЯ 5. ЭКОНОМИКО-ПРАВОВЫЕ, ФИЛОСОФСКИЕ И МЕДИКО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОСФЕРНОЙ

БЕЗОПАСНОСТИ

УДК 591.61.

М.С. Дементьев

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ГЕОПОЛИТИКИ

Рассмотрена проблема необходимость пересмотра геополитических основ развития человеческой цивилизации на основе изменения экологического мировоззрения. Предлагается приступить к формированию основ глобальной технологии жизнеобеспечения человека на основе типового технологического регламента

Ключевые слова: население, глобализация технологии жизнеобеспечения, геополитические мифы, решения

структурная экономика в этом отношении является вторичной.

Необходимо учесть, что в 1999 году произошло знаменательное для человечества событие – население Земли превысило 6 миллиардов человек. По некоторым прогнозам через 15 - 20 лет эта цифра может увеличиться вдвое. Большая часть прироста населения приходится на развивающиеся страны. Если учесть, что человечество уже сейчас испытывает дефицит в сырье, то возникает вопрос: какое количество населения Земли могло бы благополучно жить на Земле при современном уровне технологии и западном стандарте качества жизни? Следует вспомнить, что около трети площади поверхности суши земного шара занимают Антарктида и другие районы, в которых ведение хозяйственной деятельности малоэффективно. Таким образом для более или менее полноценного проживания человека на Земле остается около 100 млн. км2. По нашим расчетам на одного человека для обеспечения его жизни необходимо около 20 000-25 000 м2 земной поверхности, что может обеспечить достойную жизнь по современному «западному образцу» не более 5 миллиардов людей [1].

Очевидно, и практика это доказывает, что земляне подошли к критическому рубежу, за которым дальнейший рост населения может привести к ухудшению качества жизни человека или потребует многократное совершенствование мировой технологии жизнеобеспечения. Необходимо вспомнить, что уже сейчас миллионы людей в мире недоедают, не пользуются западным стандартом комфорта. При этом в экономически благополучных станах проживает только 16 % населения планеты, благополучие которых поддерживается не только высокими технологиями, но и перераспределением мировых природных ресурсов в их пользу. И если произойдет изменение современного миропорядка (изменение современной геополитики), то уже сейчас западный стандарт жизни не может быть достижимым и для этих стран. Столь пессимистические расчеты требуют мирового кардинального изменения методологических основ отношения к природным ресурсам Земли и технологилизации их использования. Человечество должно либо сознательно снизить уровень жизни, либо ограничить свою численность, либо существенно повысить эффективность технологии жизнеобеспечения [2].

Необходимо учесть, что современное относительное благополучие человечества складывается из трех основных составляющих. Первая – это природная циклическая система круговорота веществ, плохо управляемая человеком и позволяющая за счет энергии Солнца поддерживать равновесие между тратами ресурсов и их возобновлением. Вторая – искусст- венно-затратная, управляемая человеком система, к которой традиционно относят сельское, водное и лесное хозяйства. Третья – это система использования законсервированных природой ресурсов (газ, уголь, нефть, металлы), запасы которых в перспективе заканчиваются. Эти обстоятельства требуют существенных изменений в подходах к решению глобальных проблем природопользования. В частности, исходя из закона сохранения энергии цикличе-

193

ский процесс воспроизводства «условий» для обеспечения жизни человечества имеет свой предел. В связи с прогнозированным исчерпанием «законсервированных» ресурсов речь должна идти о включении в сбалансированный циклический природно-технологический процесс круговорота веществ производство возобновляемых энергетических и химических ресурсов [3].

Речь в первую очередь речь должна идти о необходимости использования только безотходных технологий в практически любой отрасли деятельности. Причем это должно пониматься как безотходность для конкретных нужд человека, а не только в традиционном экологическом понимании. Например, в настоящее время человек озабочен в основном лишь проблемой уничтожения, но не утилизации собственных отходов. Построены очистительные сооружения, где человек искусственно выращивает огромное количество микроорганизмов (активный ил), которых невозможно использовать для непосредственных нужд человека. Вполне очевидно, что необходима технология, при которой отходы должны превращаться в кормовую массу для других животных или хотя бы в биогаз. Если вышеуказанные мероприятия относятся к долговременной перспективе, то к современным задачам решения проблемы, несомненно, относятся меры по пропаганде и внедрению в методологию оценки природных ресурсов не только исходя из их запасов или уровня их производства, а именно из степени (глубины, интенсивности, эффективности) их использования. В этой связи не столько важно, сколько какое государство производит зерна. Более важно как оно его тратит, исходя из факта его утилизации до минерального (возвратного) состояния. По сути дела это относится к любой производимой человеком продукции. В этом отношении у нас на планете фактически нет развитых государств – есть удачно, но временно паразитирующие на имеющихся пока ресурсах природы.

Проблема небывалого увеличения давления на биосферу растущего населения планеты становится все более острой. Особенно ярко эти проблемы проявляются в отношении к России. Дело в том, что на территории нашей страны сконцентрированы большие природные ресурсы: 1/5 часть всей пресной воды планеты, сибирская тайга (кислород), значительная часть природного газа и нефти. Глобализация по-американски» (все себе – остальным ничего или то, что осталось). В этом случае - первостепенная угроза для нашей страны это то что величина территории и ресурсов не соответствует количеству населения этого региона по сравнению с другими странами. В этой связи Россия должна стать инициатором глобализации природопользования и технологий жизнеобеспечения на основе нового всеобщего миропорядка и морали на условиях равноправия всех жителей Земли на обеспечения своих жизненных потребностей. Тем более, что при современном уровне развития естествознания западный уровень жизни человека не достижим для всех людей на Земле. Это доступно лишь «золотому» миллиарду. Но именно эта «мечта» пока движет развитие односторонней глобализации, способствует формированию в сознании населения мифов о будущем. Рассмотрим только некоторые из них [4]:

1 миф. По отдельным расчетам ЮНЕСКО для обеспечения западного уровня жизни необходимо энергоносителей (для электростанций, транспорта, включая самолеты, железную дорогу и судоходство, а также химическую промышленность) равноценных интенсивному использованию каждым из нас 2-3 легковыми автомобилями. Значит, при современном темпе роста населения к 2020 году (очень скоро) энергоносителей будет хватать лишь на несколько дней в месяц. Другими словами никогда большинство населения Земли не будет иметь личный автомобиль, созданный на основе современных технологий. Нельзя забывать и об экологическом вреде автомобилей.

Современная наука может предложить альтернативный путь, но нефтегазовое и автомобильное лобби противостоит этому и даже получает выгоды, наживаясь на дефиците. Но если бы все, же по миру ездило бы до 30 млрд. автомобилей, то площадь транспортной инфраструктуры (дороги, заводы, мастерские, заправки) достигла бы величин сравнимых с площадью лесов Амазонии и даже более этого.

194

2 миф. Современная медицина без сомнения достигла не виданных ранее успехов. В основном это происходит за счет использования технических достижений естествознания. При этом скрывают, засекречивают другие стороны медали - эколого-эволюционной. Прежде всего, это накопление в населении врожденных пороков (ранее такие люди умирали, а теперь передают потомству генетические заболевания). Казалось бы для каждого из нас индивидуально это благо. Но этот процесс экспоненциально, как и технические и материальные затраты на эти цели. Тем более техногенный характер цивилизации неизбежно приводит к появлению новых глобальных болезней (СПИД, пневмонии, лихорадки как следствие ускорения эволюции). Но в этом случае этот процесс пределен без нахождения принципиально новых решений (медицинских и или моральных), даже если на Земле возникнет медикосоциальное сообщество, вместо техногенного союза. Уже сегодня многие могут убедиться, что одновременное качественное лечение всех подряд неосуществимо, а значит для решения медицинских проблем человечества в принципе, наука еще не нашла решения.

3 миф. Промышленное использование искусственных технологий размножения имеет тысячелетнюю историю. С 18 века началось массовое искусственное размножение рыб. В 20 веке эти технологии проникли во все сферы животноводства. В конце 20 века очередь дошла до человека. И вот самое последнее событие – рождена первая в мире партеногенетическая крыса (непорочное зачатие). Перенос этой технологии на человека будет означать отстранение мужчин из «естественного» способа размножения. Общество может остаться только из женщин. А при полном освоении клонирования и вынашивания эмбриона in vitro достаточно будет и одного человека. Разнообразие человечества будет утеряно, что недопустимо с точки зрения эволюции. Нас же отвлекают от этой проблемы морально-религиозными размышлениями, тогда как надо срочно разрабатывать этико-технологические правила (законы).

4 миф. Возможно главное достижение развития биосферы – это создание почвы. По существу это явление главное следствие и условие развитие биосферного процесса, в котором человек находит себе пищу, одежду, кислород. Но с начала 21 века численность населения превысила ту норму, при которой почва может обеспечить человечество необходимыми ресурсами при существующей экстенсивной (неуправляемой полностью) технологии сельского хозяйства. Уже сегодня ежегодно до 1 миллиона человек погибает от болезней вызванных голодом или непосредственно от него. Наука предлагает множество возможных решений: интенсивные (тепличные и гидропонные), безотходная технология использования продукции (от поля до использования канализационных масс), биосинтез. Миф заключается в том, что с нашего времени (и даже раньше) доступность естественных в традиционном понимании пищевых продуктов уже практически нет, по крайней мере, для большинства людей. Преобладает и вскоре будет преобладающим суррогатное питание. Человечество идет к синтетической основе пищи и ее бутафорскому представлению к моменту питания. Например, уже сейчас картошку можно не чистить (размол с кожурой с последующей формовкой ломтиков в прессе). Это позволяет, в конечном счете, доводить до желудка человека свыше 90 % выращиваемого картофеля. В России к счастью картошку предпочитают выращивать сами, но чипсы некоторых фирм все-таки едят.

5 миф. То же самое можно сказать о экологически чистой продукции и условий существования планеты. Однако в условиях техносферы это просто невозможно в принципе. Вопервых, мы в плановом порядке рассеиваем ранее концентрированные в месторождениях самые разнообразные химические вещества. И пока мы что-то будем добывать, это что-то будет рассеиваться в почве, воде и воздухе. Уже сейчас на Земле нет мест свободных от присутствия продуктов нефти, превышения концентрации тяжелых металлов, радиоактивных элементов. Мы вбросили в среду более миллиона отсутствующих в природе химических веществ. Например, в озерах высокогорья Кавказа все это имеется в заметных количествах. Так что экологически чистая продукция это миф даже для богатых. Наука здесь может предложить лишь переход на суррогатное питание, где в процессе переработки эти элементы будут изыматься. В другом варианте мы будем гнаться за загрязнением биосферы за счет эволюци-

195