Альтернатива батарее Бунзена для капитана Немо

В ходе предыдущих обсуждений я уже отмечал, что батареи Бунзена капитана Немо не спасли бы. Там ведь и азотная кислота расходуется (хотя бы до следующего всплытия, потом-то её можно регенерировать... Глубоко теоретически... На практике я бы даже на всплывшей подлодке не рискнул вести реакцию получения азотной кислоты из оксида азота (IV), вот не рискнул бы, и всё!) Но гораздо хуже то, что там ещё и  серную кислоту возить нужно, ведь  она расходуется.

1) Есть ли альтернатива? Есть. Чего много вокруг "Наутилуса" даже под водой? Правильно, воды! Вот она и должна расходоваться. Реакция на аноде: Na - e = Na+     Реакция на катоде:  2 H2O - 2e = H2  + 2 OH-

Суммарная реакция:  2 Na  + 2 H2O = 2 NaOH + H2

Энергетический эффект реакции оценим по изменению энергии Гиббса:

Для натрия и водорода, как для простых веществ, она равна 0. Для жидкой воды она равна (-237,24) кДж/моль, для едкого натра - (-380.7) кДж/моль. Тут есть небольшой нюанс - едкий натр у нас получается в растворе, т.е. условно он "жидкий", а не твёрдый. Но для простоты пока этим пренебрежём. Получаем "дельта G реакции" = (0 + 2*(-237,24)) - (0 + 2*(-380,7) = 286,92 Это на 2 моля или на 46 г металлического натрия. Пересчитываем на 1кг и получаем 6.237 МДж/кг

Это немного. Для сравнения "теплота сгорания" водорода - 100 МДж/кг, а бензина ~ 50 МДж/кг.  Непонятно, с чего вдруг капитан Немо связался с натрием. Он и опаснее, и плотность у него невысока, поэтому много "в трюм" не загрузишь. А везти "снаружи" "Наутилус" не умеет.

2) На что можно заменить? На алюминий. У него и плотность высокая (2,7), и энергетическое содержание (алюминий-воздушные батареи позволяют получить ~ 4 кВт.ч. с 1 кг алюминия). 

3) Как получить алюминий? Ну, бокситы на морском дне водятся, получение глинозёма из них было уже отлажено. А дальше по отработанной технологии:

а) растворяет глинозем и соду в плавиковой кислоте:  Al2O3 + 3 Na2CO3 + 12 HF  = 2 Na3AlF6 + 6 H2O + 3 CO2

Упаривает, прокаливает и получает криолит. Углекислоту направляют на стадию "д" (см. ниже)

б) криолит плавит и без доступа воздуха заставляет взаимодействовать с металлическим натрием:

Na3AlF6 + 3 Na = 6 NaF  + Al

Получившуюся массу растворяют, серый порошочек несколько раз промывают, сушат и плавят, получая слиток алюминия

в) из фторида натрия и серной кислоты получают плавиковую кислоту (которую пускают заново в процесс на стадии "а") и сульфат натрия:  2 NaF + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HF

г) из сульфата натрия по методу получают соду по методу Леблана:

Na2SO4 + 2  C → Na2S + 2 CO2      Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS

Соду возвращают в процесс, половину - в стадию "а", а вторую половину пускают на производство натрия.

Дисклеймер: тут можно задать вопрос, а зачем криолит получать из соды, а не из фторида натрия, полученного на стадии "б". Очень просто - он - "грязный". И эта грязь накапливалась бы.

д) СаS + СO2 + H2O = CaCO3 + H2S   Карбонат кальция возвращают в процесс на стадию "г"

e) 2 H2S  + 3 O2 = 2 H2O + 2 SO2     SO2 + O2 = SO3   (на катализаторе)     SO3 + H2O = H2SO4

 серную кислоту возвращают в процесс (на стадию "в")

Резюме: Получается замкнутый процесс, расходующий металлический натрий, уголь и боксит и выдающий слитки алюминия. Процесс получения металлического натрия из соды и угля капитаном Немо уже освоен и описан мной ранее.   

Примечания: 

1) Но потихоньку будут теряться фтор, сера и карбонат кальция.  В принципе, ничто не мешает капитану Немо подвезти заранее небольшой запас плавикового шпата. Известняк можно добыть на дне (основной компонент коралловых рифов, например), а имея гашеную известь, Немо мог и сульфаты выделять из морской воды.  "Так шта..."    

2) А о том, как эта батарея будет функционировать под водой  и надолго ли её хватит - "в следующих сериях".