Самая занимательная научная фантастика начинается с ядра настоящей науки и вырастает из него в нечто далекое за пределами нашей текущей реальности.
Но вместо ядра научный самородок появляется в виде кристалла в последнем научно-фантастическом сериале от Netflix, посвященном загадочным убийствам. Стеклянный лук.
***
(спойлеры впереди Стеклянный лук!)
***
Стеклянный лук представляет, что было бы, если бы убийство произошло во время отдыха на выходных на острове эксцентричного миллиардера. Название фильма отсылает к огромному особняку в форме стеклянный лук — который приводится в действие небольшим кристаллом водорода, который миллиардер называет «Клир».
Это якобы радикал технология водородного топлива который помещается в маленький кристалл, который можно держать в руке. Вот как фильм описывает Клира:
«Я собираюсь открыть будущее. Вы знаете, что это такое? Это новое твердое водородное топливо. Это невероятно мощно. Радикально эффективный. Нулевые выбросы углерода, и он получен из обильной морской воды. Я называю это Klear через букву К. И на этом мероприятии мы объявим Klear America. Наше доступное решение для домашнего электроснабжения. К концу этого года Klear воплотит в жизнь мечты людей по всей стране».
Звучит как невероятная — и, может быть, даже немного правдоподобная — технология для научно-фантастических фильмов. Но Дэвид Себон говорит, что наука в Стеклянный лук «в настоящее время выходит за рамки человеческих практических возможностей» и «больше похожа на научную фантастику, чем на инженерию».
Обратный взял интервью у экспертов по водороду, чтобы распаковать, является ли Стеклянный лукнаучно-фантастическая предпосылка может быть настолько пустой, как следует из ее названия. Давайте погрузимся.
Катушка науки является Обратный сериал, который раскрывает настоящую (и фальшивую) науку, стоящую за вашими любимыми фильмами и сериалами.
Как работает зеленая водородная энергия?
Трейлер для Стеклянный лук.
Прежде чем мы сможем объяснить, является ли Стеклянный лукКристалл водорода правдоподобен, вы должны понимать, как на самом деле работает водород.
Водород не является источником энергии в отличие от солнца или ветра. Водородная энергия действует больше как носитель или что-то, что хранит уже произведенную энергию. Подумайте о батарее вашего телефона, которая не производит энергию сама по себе. Часто энергетические запасы водорода приходится производить путем электролиза воды, используя «грязные» источники, такие как уголь или газ, или «чистые» источники, такие как ветер и солнечная энергия.
«По сути, водород является переносчиком энергии, но вы должны вкладывать энергию заранее, а это то, чего не хватает в этом фильме». Гарет Дейл рассказывает Обратный. Дейл является заместителем заведующего кафедрой социальных и политических наук Лондонского университета Брунеля. написано о зеленый водород.
Чтобы производить водород из возобновляемых источников энергии, вам нужно использовать энергию из чистого источника — например, ветряных турбин — для разделения воды на соответствующие части: водород и кислород. Это процесс, известный как «электролиз». Вы можете использовать электролиз для сделать водород из морской водыкак в Стеклянный лук, но из него нужно предварительно удалить всю соль, что делает его непрактичным и энергетически неэффективным.
Водород использовался для питания автомобилей на топливных элементах, и в настоящее время в Калифорнии их эксплуатируется несколько тысяч. В то время как автомобили, работающие на водороде, не выделяют никаких выбросов, энергия, используемая для производства этого водорода, может поступать из ископаемого топлива, поэтому это не совсем чистая технология, если только возобновляемые источники не используются на стороне производства.
«С водородом, когда вы используете его в автомобиле на топливных элементах, вы не получаете [carbon] выбросы на стороне использования», — говорит Кит Випке. Обратный. Випке является менеджером программы Национальная лаборатория возобновляемых источников энергииПрограмма топливных элементов и водородных технологий.
Можно ли превратить твердый водород в кристалл?
Здесь действительно два вопроса. Во-первых, можно ли превратить водород в твердую кристаллическую форму, а во-вторых, может ли количество водорода, содержащегося в кристалле, действительно содержать огромное количество энергии.
Дейл говорит Стеклянный лукпредпосылка является «чистой фантазией» и говорит, что водород «не имеет такой высокой плотности, чтобы много энергии [can be] сконцентрирован в один крошечный кристалл».
«Мы не знаем никакого способа получить твердую форму водорода, которую можно было бы просто держать в воздухе и держать руками», — говорит Випке.
Но это не значит Стеклянный лук’Это исследование совершенно полусырое — возможно, оно (в общих чертах) основано на реальной науке. Существует два способа получения твердого водорода. Дэвид Себон рассказывает Коалиция по водородным наукам. Обратный. Себон — профессор машиностроения Кембриджского университета.
«Водород действительно становится твердым при очень низких температурах, например, 14 Кельвинов, что составляет -259 градусов по Цельсию», — говорит Себон. Выше этих температур он не станет твердым. Для его хранения вам понадобится холодная камера — не в особняке с комнатной температурой, как в Стеклянный лук.
Существует гипотетический способ получения водорода при комнатной температуре. По сути, это сжатие водорода при очень высоком давлении — в пять раз превышающем прочность самой прочной стали.
Себон говорит, что считается, что при чрезвычайно высоких давлениях твердый водород приобретет «кристаллическую металлическую структуру». Другими словами: кристалл.
«Если бы вы могли создать чрезвычайно высокое давление для производства металлического водорода, вполне вероятно, что он мог бы быть стабильным кристаллом при комнатной температуре и давлении», — говорит Себон.
Проблема в том, что мы не проверили никого, кто действительно успешно получил металлический водород. Группа французских исследователей утверждал, что достиг металлический водород, но эти сообщения не были подтверждены независимо.
Основываясь на современных научных знаниях, ближе всего к созданию твердой формы водорода, как в фильме, можно было бы «создать твердую молекулу, которая вступает в реакцию с водой с образованием водорода». Пол Мартинсоучредитель коалиции Hydrogen Science, рассказывает Обратный.
Некоторые потенциальные кандидаты на эту твердую молекулу включают боргидрид натрия, алюминий или гидрид магния. Мартин говорит, Институт Фраунгофера предложил смешивать гидрид магния со смазкой для образования «энергетической пасты» для хранения и выделения водорода, но он не считает это очень практичным.
Будем ли мы снабжать наши дома водородной энергией?
Эксцентричный миллиардер из фильма рекламирует свой водородный кристалл Klear как домашнее возобновляемое энергетическое устройство. По словам Себона, даже если бы вы могли получить металлический водород, «на это потребовалось бы огромное количество энергии».
Мартин соглашается: «Вам потребуется довольно много кристаллов гидрида магния для питания вашего дома, а не совсем немного. И много воды тоже».
Так что в ближайшее время мы не будем снабжать дома электричеством с помощью Klear, но Себон говорит, что это «хорошая научная фантастика».
Тем не менее, научно-фантастический фильм вызывает интересный вопрос: если у нас есть автомобили на водородных топливных элементах, то почему бы не питать наши дома с помощью существующей технологии зеленого водорода?
Одна причина: безопасность. Водород легко воспламеняется, и обращаться с ним нужно с особой осторожностью. (Просто спросите Гинденбурга.) «Вопросы безопасности, связанные с использованием водорода в качестве замены природного газа в домашних условиях, являются очень реальной проблемой, которую фильм пародировал», — говорит Мартин.
Но Випке говорит, что изображение в фильме кристалла водорода, который в конечном итоге поджигает особняк «Стеклянный лук», рискует лишить законности существующее безопасное использование водорода, который использовался не только в автомобилях на топливных элементах, но и для производства аммиака для удобрения.
«Я думаю, что фильм изображает водород как нечто, чего вам следует бояться. И это просто не основано на том, как сегодня используется водород». — говорит Випке.
Еще одна причина, по которой мы не используем водород для питания электросети: просто требуется слишком много энергии для производства водорода путем электролиза. Мартин говорит, что водород содержит примерно в три раза меньше энергии на литр, чем природный газ.
Випке говорит, что если бы весь водород, используемый в США, поступал из «чистой» энергии, а не из ископаемого топлива, нам, по сути, нужно было бы удвоить наши мощности по возобновляемым источникам энергии. Расширение использования зеленого водорода для электроснабжения домов — как Стеклянный лук предполагает наращивание мощностей по возобновляемым источникам энергии в огромных масштабах, чего мы не сможем достичь в ближайшее время.
Итак, может быть, настоящий вынос из Стеклянный лук заключается в том, что мы не должны делать ставку на первоклассные решения в области экологически чистой энергии, чтобы богатые люди в Америке могли продолжать снабжать энергией особняки, а вместо этого сосредоточиться на решениях, которые включают в себя сокращение нашего энергопотребления за счет строительства жилья с высокой плотностью застройки и инвестиций в общественный транспорт.
«Если остальной мир потреблял столько же энергии на человека, сколько Соединенные Штаты Америки, то, сколько бы вы ни построили ветряных электростанций и сколько бы ни построили солнечных полей, вы никогда не сможете получать достаточно энергии. чтобы привести в действие весь мир», — говорит Дейл.
Стеклянный лук: Тайна ножей сейчас транслируется на Netflix.
