У МАЙСТЕРНІЙ ПРИРОДИ, №3, 1927 рік
Фотогальванічні елементи.
Безмежно велика кількість енергії, що випромінюється Сонцем на Землю, і вкрай спокуслива для вчених і техніків думка використовувати частину цієї енергії як джерело сили наших земних двигунів. Давно вже робляться спроби утилізації "теплових променів" сонячного світла, Т.-е. тих світлових хвиль, які, падаючи на земну поверхню, перетворюються на теплову енергію1).
Новішою є ідея використання "хімічних променів", коротких хвиль спектру, що енергійно розкладають і синтезують ті чи інші хімічні речовини. Ця ідея зводиться до перетворення звичайних гальванічних елементів, що трансформують хімічну енергію на енергію електричного струму, на свого роду "вічні двигуни" - на фотоелементи. У чому полягає корінний недолік звичайних гальванічних елементів?
Він полягає у витраті певного хімічного елемента або сполуки, у перекладі його в іншу, менш цінну речовину. Так у найпростішому гальванічному елементі Вольти цинк, розчиняючись у слабкій сірчаній кислоті, перетворюється на сірчанокислий цинк.
Існуючі типи гальванічних елементів, що допускають відновлення складу речовин, що діяли в них, знову-таки вимагають витрати енергії (а отже, і матеріальних витрат) на виробництво цієї регенерації. Так, щоб зарядити розряджений акумулятор, щоб привести хімічний склад електродів до початкового, треба через акумулятор пропустити зовнішній зарядний струм, а він, зрозуміло, коштує грошей.
Така ж регенерація відпрацьованого купронового елемента Лаланд-Шаперона, що зводиться до повторного окислення сполук, що відновилися під час дії елемента.
Завдання використання сонячної енергії та зводиться у фотогальванічних елементах до регенерації їх хімічноїскладу за допомогою дарової енергії сонячного світла.
Давно вже відомо, що два однакових за хімічним складом електрода, занурені в лужний, кислий або нейтральний електроліт, здатні давати в зовнішньому провіднику, що замикає їх, гальванічний струм, тобто. набувають різниці потенціалів, якщо один з них знаходиться в темряві, а інший схильний до дії яскравого світла.
Фотогальванічний елемент.
Гальванічний елемент, що складається з двох абсолютно однакових платинових пластинP1P(див. рис.), занурених в електроліт, сам по собі не виявляє різниці потенціалів електродівP1 іP, але якщо поставити такий елемент у закритий ящикAз вікномFтак, щоб одна з платинових пластинP, була паралельна до вікна, то введений у зовнішній ланцюг дуже чутливий гальванометрGвиявляє в ній присутність струму. Електрорушійна сила його (різниця потенціалів на електродахP1 іP) вкрай нікчемна. Пояснюється вона зміною молекулярної будови поверхні платинової пластини, що освітлюється сонцем. Ймовірно, ця зміна зводиться до виділення із атомів платини вільних електронів.
Значно більша ця різниця потенціалів у тому випадку, коли світло, падаючи на поверхню одного з електродів, змінює його хімічно.
Тонкий шар галоїдних сполук срібла2), що покриває платинові пластини описаного вище елемента електролітом, в якому взято розчин бромистого калію, дозволяє відзначати наявність струму значно менш чутливими вимірювальними приладами.
Висвітлюючи один з електродів, розкладають покриває його шар галоїдного срібла на з'єднання з меншою кількістю галоїду (т. зв. напівхлористе, бромисте або йодисте)срібло) та вільний галоїд, що розчиняється в розчині бромістото калію. При цьому в ланцюзі, що замикає елемент, збуджується струм, який текти доти, поки весь шар галоїдного срібла не зміниться в зазначеному напрямку. Коли це станеться, достатньо буде для регенерації затемнити цей електрод і висвітлити інший. Тоді галоїдне срібло на другій платівці почне розкладатися, а першої знову звертатися з субгалоїдного в галоїдне. Струм у ланцюзі при цьому змінить свій напрямок. Поперемінно висвітлюючи то одну, то іншу пластину, можна отримувати гальванічний струм протягом скільки завгодно тривалого часу.
Різниця його потенціалів при застосуванні йодистого срібла сягає 0,1 вольта, але може бути підвищена до 0,5 вольт, якщо сенсибілізувати (зробити більш хімічно чутливим до дії світла) взяте з'єднання забарвленням його в рожевий колір. Така поверхня поглинатиме і ті світлові хвилі, які непідготовлене зазначеною обробкою галоїдне срібло відображає, і, отже, хімічна дія світла, що падає на електрод, посилиться.
Тепер ведуться дослідження над фотогальванічними елементами різноманітних систем, не тільки з галоїдними сполуками срібла, але і з сполуками міді та ін елементів, чутливими до світла і міняють під його впливом свою будову.
До швидко відбуваються і водночас оборотних фотохімічних реакцій відноситься флоуресценція (зміна забарвлення при освітленні) деяких розчинів фарбуючих речовин. Якщо, напр., в розчин еозину опустити два платинові електроди, то можна виявити струм між ними, висвітливши один з електродів сонячним світлом.
Вивчення перетворення світлової енергії на електричну поки що тільки розпочато, але воно відкриває людству можливість новоговикористання сонячних променів, можливість у майбутньому змусити їх служити техніці. Сподіватимемося, що рано чи пізно це вдасться!
2) Хлористе, бромисте або йодисте срібло. (назад)