В. В. Рюмина.
Безгранично велико количество энергии, излучаемое Солнцем на Землю, и крайне соблазнительна для ученых и техников мысль использовать часть этой энергии, как источник силы наших земных двигателей. Давно уже делаются попытки утилизации "тепловых лучей" солнечного света, Т.-е. тех световых волн, которые, падая на земную поверхность, превращаются в тепловую энергию 1).
Более новой является идея использования "химических лучей", коротких волн спектра, энергично разлагающих и синтезирующих те или иные химические вещества. Эта идея сводится к превращению обычных гальванических элементов, трансформирующих химическую энергию в энергию электрического тока, в своего рода "вечные двигатели" — в фотоэлементы. В чем состоит коренной недостаток обыкновенных гальванических элементов?
Он состоит в израсходовании определенного химического элемента или соединения, в переводе его в другое, менее ценное вещество. Так в простейшем гальваническом элементе Вольты цинк, растворяясь в слабой серной кислоте, переходит в сернокислый цинк.
Существующие типы гальванических элементов, допускающие восстановление состава действовавших в них веществ, опять-таки требуют расхода энергии (а следовательно, и материальных затрат) на производство этой регенерации. Так, чтобы зарядить разряженный аккумулятор, чтобы привести химический состав его электродов к начальному, надо через аккумулятор пропустить внешний зарядный ток, а он, понятно, стоит денег.
Такова же регенерация отработавшего купронового элемента Лаланда-Шаперона, сводящаяся к повторному окислению соединений, восстановившихся во время действия элемента.
Задача использования солнечной энергии и сводится в фотогальванических элементах к регенерации их химического состава помощью даровой энергии солнечного света.
Давно уже известно, что два одинаковых по химическому составу электрода, погруженные в щелочный, кислый или нейтральный электролит, способны давать в замыкающем их внешнем проводнике гальванический ток, т.-е. приобретают разность потенциалов, если один из них находится в темноте, а другой подвержен действию яркого света.
Гальванический элемент, состоящий из двух совершенно одинаковых платиновых пластин P1 P (см. рис.), погруженных в электролит, сам по себе не обнаруживает разности потенциалов электродов P1 и P, но если поставить такой элемент в закрытый ящик A с окном F так, чтобы одна из платиновых пластин P, была параллельна окну, то введенный во внешнюю цепь весьма чувствительный гальванометр G обнаруживает в ней присутствие тока. Электродвижущая сила его (разность потенциалов на электродах P1 и P) крайне ничтожна. Об'ясняется она изменением молекулярного строения поверхности платиновой пластины, освещаемой солнцем. Вероятно, это изменение сводится к выделению из атомов платины свободных электронов.
Значительно больше эта разность потенциалов в том случае, когда свет, падая на поверхность одного из электродов, изменяет его химически.
Тонкий слой галлоидных соединений серебра2), покрывающий платиновые пластины описанного выше элемента электролитом, в котором взят раствор бромистого калия, позволяет отмечать наличие тока уже значительно менее чувствительными измерительными приборами.
Освещая один из электродов, разлагают покрывающий его слой галлоидного серебра на соединение с меньшим количеством галлоида (т. наз. полухлористое, бромистое или иодистое серебро) и свободный галлоид, растворяющийся в растворе бромистото калия. При этом в цепи, замыкающей элемент, возбуждается ток, который будет течь до тех пор, пока весь слой галлоидного серебра не изменится в указанном направлении. Когда это произойдет, достаточно будет для регенерации затемнить этот электрод и осветить другой. Тогда галлоидное серебро на второй пластинке начнет разлагаться, а первой — снова обращаться из субгаллоидного в галлоидное. Ток в цепи при этом изменит свое направление. Попеременно освещая то одну, то другую пластину, можно получать гальванический ток в течение сколь угодно продолжительном времени.
Разность его потенциалов при применении иодистого серебра доходит до 0,1 вольта, но может быть повышена до 0,5 вольт, если сенсибилизировать (сделать более химически-чувствительным к действию света) взятое соединение окраской его в розовый цвет. Такая поверхность будет поглощать и те световые волны, которые неподготовленное указанной обработкой галлоидное серебро отражает, и, следовательно, химическое действие падающего на электрод света усилится.
Теперь ведутся исследования над фотогальваническими элементами разнообразных систем, не только с галлоидными соединениями серебра, но и с соединениями меди и др. элементов, чувствительными к свету и меняющими под его влиянием свое строение.
К быстро происходящим и в то же время обратимым фотохимическим реакциям относится флоуресценция (изменение окраски при освещении) некоторых растворов красящих веществ. Если, напр., в раствор эозина опустить два платиновых электрода, то можно обнаружить ток между ними, осветив один из электродов солнечным светом.
Изучение превращения световой энергии в электрическую пока еще только начато, но оно открывает человечеству возможность нового использования солнечных лучей, возможность в будущем заставить их служить технике. Будем надеяться, что рано или поздно это удастся!
1) в энергию движения молекул. (назад)
2) Хлористое, бромистое или иодистое серебро. (назад)