Автомобили на водороде: плюсы и минусы. Водородное топливо плюсы и минусы
Установка водорода на авто:минусы и плюсы.
На сегодняшний день, наверное, все автомобилисты слышали, что крупнейшие автомобильные производители развивают технологии использования машин на водородном топливе. Японский концерн Toyota уже запустил в серийное производство и продает модель Mirai, которая имеет силовую установку на водородных топливных элементах и запас хода на одной заправке в 400 километров. В этой статье мы расскажем основные преимущества и недостатки этой новой технологии, и стоит ли ожидать скорейшего расширения ее по миру.
Современные достижения в использовании водорода, как автомобильного топлива
Технологии водородных топливных элементов развивают такие крупные автомобильные концерны, как Toyota, Nissan, Honda, BMW, Ford и General Motors. Причем производители разошлись во мнении замены традиционного двигателя внутреннего сгорания на электромотор или нет. Дело в том ,что водород как топливо можно использовать и для двигателей внутреннего сгорания, и для создания электричества и накопления его в аккумуляторных батареях, которые потом будут питать электродвигатель автомобиля.
Путем применения электромотора пошла японская компания Toyota. Она уже выпускает серийный автомобиль Toyota Mirai, силовая установка которого состоит из водородных топливных элементов, аккумуляторных батарей и электродвигателя. Запаса хода такого водородного серийного автомобиля составляет до 400 километров. Подобную силовую установку немецкий автомобильный концерн BMW разрабатывал для представительского седана 7-Series в середине 2000-х годов, но потом отказался от такой затеи.
Плюсы и минусы технологии водородного топлива
К преимуществам водородных топливных элементов, конечно, следует отнести экологически безопасный выхлоп автомобиля. при химической реакции окисления водорода, помимо мощной энергии, выделяются пары воды. Они абсолютно безвредны. Так можно снизить по всему миру выброс вредных веществ в атмосферу. Однако у силовой установки с ДВС на водородных топливных элементах в выхлоп могут попадать:
— отходы во время горения частиц масла, из которого состоит смазка двигателя;
— пары охлаждающей жидкости, которая может проникать через сальники в блок цилиндров и выходить через выхлопную систему;
— нечистый водяной пар, в котором будут примеси продуктов горения моторного масла.
Недостатки у технологии водородных топливных элементов, тоже есть, но их намного меньше.
В таблице ниже представлены в сравнении основные плюсы и минусы технологии силовой автомобильной установки на водородных топливных элементах.
| Преимущества | Недостатки |
| Высокая экологичность | Потребность в больших и тяжелых аккумуляторных батареях |
| Меньшая масса установки по сравнению с автомобильным двигателем | Дороговизна замены водородных топливных элементов |
| Возможность размещения дополнительного багажного отделения в подкапотном пространстве | Отсутствие эффективной технологии хранения сжиженного водорода в автомобиле |
| Более высокий КПД электромотора | |
| Высокий крутящий момент электродвигателя по сравнению с мотором внутреннего сгорания | |
| Отсутствие необходимости охлаждения двигателя | |
| Меньший уровень шума от электродвигателя |
Поделись с друзьями:
motormania.ru
Водород - топливо будущего
Водородо-кислородную смесь, как самую энергетически емкую, предлагал использовать в двигателях К.Э. Циолковский еще в 1903 году. Водород уже применяют как топливо: для автомобилей (от полуторки до Тойоты "Мирай"), реактивных самолётов (от «Хейнкель» до Ту-155), торпед (от GT 1200A до "Шквала"), ракет (от "Сатурна" до "Бурана"). Новые аспекты открывает получение металлического водорода и практическое применение реактора Росси. В недалеком будущем развитие технологий получения дешевого водорода из сероводорода Чёрного моря и непосредственно из источников дегазации Земли. Не смотря на противодействие нефтяного лобби, мы неумолимо вступаем в водородную эру!
Изменяя своё потребление - мы вместе изменяем Мир!
«Плюсы» и «минусы» водородного топлива
Водородное топливо имеет ряд особенностей:
- Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
- После сжигания водородной смеси на выходе образуется только пар.
- Реакция воспламенения происходит быстрее, чем с другими видами топлива.
- Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
- Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
- Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы двигателя путем дозирования консистенции.
- КПД водородного двигателя достигает 90 процентов. Для сравнения, дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%.
- Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
- Возникает меньший уровень шума при работе двигателя.
Первый двигатель на водороде заработал в СССР в 1941 году!
Будете удивлены, но первый двигатель обычной «полуторки» заработал на водороде в блокадном Ленинграде в сентябре 1941 года! Молодому младшему техник-лейтенанту Борису Щелищу, руководившему подъемом аэростата заграждения, было приказано в отсутствии бензина и электричества наладить работу лебёдок. Поскольку аэростаты заполнялись водородом, ему пришла мысль использовать его как топливо.
Во время опасных опытов сгорели два аэростата, взорвался газгольдер, сам Борис Исаакович получил контузию. После этого для безопасной эксплуатации воздушно-водородной «гремучей» смеси он придумал специальный водяной затвор, исключавший воспламенение при вспышке во всасывающей трубе двигателя. Когда все наконец получилось, приехали военачальники, убедились, что система работает нормально, и приказали за 10 дней перевести все аэростатные лебедки на новый вид горючего. В виду ограниченности ресурсов и времени, Щелищ остроумно применил для изготовления гидрозатвора списанные огнетушители. И задача подъёма аэростатов заграждения была успешно решена!
Бориса Исааковича наградили орденом "Красной звезды" и командировали в Москву, его опыт использовали в частях ПВО столицы — 300 двигателей перевели на «грязный водород», было оформлено авторское свидетельство №64209 на изобретение. Таким образом был обеспечен приоритет СССР в развитии энергетики будущего. В 1942 году необычный автомобиль демонстрировался на выставке техники, приспособленной к условиям блокады. При этом его двигатель проработал 200 часов без остановки в закрытом помещении. Отработанные газы — обыкновенный пар — не загрязняли воздух.
В 1979 году под научным руководством Шатрова Е.В. творческим коллективом работников НАМИ в составе Кузнецова В.М. Раменского А.Ю., Козлова Ю.А. был разработан и испытан опытный образец микроавтобуса РАФ, работающий на водороде и бензине.
Испытания РАФ 22031 (1979 г.)Подводные аппараты на перекиси водорода
В 1938—1942 годах на Кильских верфях под руководством инженера Вальтера построили опытную лодку У-80 работавшую на перекиси водорода. На испытаниях корабль показал скорость полного подводного хода 28,1 узла. Полученные в результате разложения перекиси пары воды и кислорода использовали в качестве рабочего тела в турбине, после чего удаляли их за борт.
Всего немцы успели построить 11 лодок с ПГТУ.
После разгрома гитлеровской Германии в Англии, США, Швеции и СССР проводились работы с целью довести замысел Вальтера до практической реализации. Была построена советская подлодка (проект 617) с двигателем Вальтера в конструкторском бюро Антипина.
«Это была первая подводная лодка СССР, перешагнувшая 18-узловую величину подводной скорости: в течение 6 часов её подводная скорость составляла более 20 узлов! Корпус обеспечивал увеличение глубины погружения вдвое, то есть до глубины 200 метров. Но главным достоинством новой подводной лодки была её энергетическая установка, явившаяся удивительным по тем временам новшеством. И не случайно было посещение этой лодки академиками И. В. Курчатовым и А. П. Александровым — готовясь к созданию атомных подводных лодок, они не могли не познакомиться с первой в СССР подводной лодкой, имевшей турбинную установку. Впоследствии, многие конструктивные решения были заимствованы при разработке атомных энергетических установок…» - писал Александр Тыклин.
Тем временем успехи атомной энергетики позволили более удачно решить проблему мощных подводных двигателей. И эти идеи успешно применили в торпедных двигателях. Walter HWK 573. (работающий под водой двигатель первой в мире управляемой противокорабельной ракеты «воздух-поверхность» GT 1200A для поражения корабля ниже ватерлинии). Планирующая торпеда (УАБ) GT 1200A имела подводную скорость 230 км/ч, являясь прототипом высокоскоростной торпеды СССР «Шквал». Торпеда ДБТ принята на вооружение в декабре 1957 года, работала на перекиси водорода и развивала скорость 45 узлов при дальности хода до 18 км.
Газогенератором через кавитационную головку создается воздушный пузырь вокруг корпуса объекта (парогазовый пузырь) и, вследствие падения гидродинамического сопротивления (сопротивления воды) и применения реактивных двигателей, достигается требуемая подводная скорость движения (100 м/с), превышающая в разы скорость самой быстрой обычной торпеды. Для работы используется гидрореагирующее топливо (щелочные металлы при взаимодействии с водой выделяют водород).
Ту-155 на водороде установил 14 мировых рекордов!
Во время ВОВ Фирма «Хейнкель» создала под двигатель Вальтера Walter HWK-109-509 с тягой 2000 кгс., работавший на перекиси водорода, целую линейку реактивных самолетов.
Вполне успешный, но, к сожалению, не ставший серийным опыт создания «экологических» самолетов у России был уже в конце 80-х годов прошлого столетия. Миру был представлен Ту-155 (экспериментальная модель Ту-154), работающий на сжиженном водороде, а затем и на сжиженном природном газе. 15 апреля 1988 года самолет был впервые поднят в небо. Он установил 14 мировых рекордов и выполнил порядка ста рейсов. Однако затем проект ушел «на полку».
В конце 1990-х по заказу «Газпрома» был построен Ту-156 с двигателями на сжиженном газе и традиционном авиационном керосине. Этот самолет постигла та же участь, что и Ту-155. Представляете, насколько тяжело бороться с нефтяным лобби даже Газпрому!
Водородомобили
Автомобили с двигателями, работающими на водороде, делятся на несколько групп:
- Транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД до 90%.
- Машины с гибридным двигателем. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
- Автомобили со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства.
Главной особенностью водородомобилей является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения.
Уже выпускаются серийно такие модели водородомобилей, как:
- Ford Focus FCV;
- Mazda RX-8 hydrogen;
- Mercedes-Benz A-Class;
- Honda FCX;
- Toyota Mirai;
- Автобусы MAN Lion City Bus и Ford E-450;
- гибридный автомобиль на два вида топлива BMW Hydrogen 7.
Этот автомобиль может разогнаться до 179 км/ч, причем до 100 км/ч машина разгоняется за 9,6 секунды и, самое главное, она способна проехать без дополнительной дозаправки 482 км
Концерн БМВ представил свой вариант автомобиля Hydrogen. Новая модель протестирована известными деятелями культуры, бизнесменами, политиками и другими популярными личностями. Испытания показали, что переход на новое топливо не влияет на комфортабельность, безопасность и динамику транспортного средства. При необходимости виды горючего можно переключать с одного на другой. Скорость Hydrogen7 — до 229 км/час.
Honda Clarity — автомобиль от концерна Хонда, который поражает запасом хода. Он составляет 589 км, чем не может похвастаться ни одно транспортное средство с низким уровнем выбросов. На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
Home Energy Station III — это компактный блок, включающий в себя топливные элементы, баллон для хранения водорода и риформер природного газа, извлекающий h3 из газовой трубы.
Метан из бытовой сети превращается этим аппаратом в водород. А он - в электричество для дома. Мощность топливных элементов в Home Energy Station составляет 5 киловатт. Кроме того, встроенные баллоны с газом служат своеобразными аккумуляторами энергии. Станция использует этот водород при пике нагрузки на домашнюю электросеть. Вырабатывает 5 кВт электроэнергии и до 2 м3 водорода в час.К недостаткам водородомобилей можно отнести:
- громоздкость силовой установки при использовании топливных элементов, снижающей маневренность автомобиля;
- пока высокую стоимость самих водородных элементов из-за входящих в их состав палладия или платины;
- несовершенство конструкции и неопределённость в материале изготовления баков для топлива не позволяющих долго хранить водород;
- отсутствие заправок водородом, инфраструктура которых очень слабо развита во всём мире.
По мере серийного производства большинство этих конструктивных и технологических недостатков будут преодолены, а по мере развития добычи водорода, как полезного ископаемого, и сети заправок, существенно понизится его стоимость.
В 2016 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom. Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).
В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.
Во Франции выпустили оригинальную модель велосипеда на водороде. (Французский Pragma). Заливаешь всего 45 грамм водорода и в путь! Расход топлива - примерно 1 грамм на 3 километра.
Водород в космонавтике
Как горючее в паре с жидким кислородом (ЖК) жидкий водород (ЖВ) был предложен в 1903 г. К. Э. Циолковским. Он является горючим, с самым большим удельным импульсом (при любом окислителе), что позволяет при равной стартовой массе ракеты выводить в космос гораздо большую массу полезного груза. Однако на пути применения водородного топлива стояли объективные трудности.
Первая - сложность его сжижения (получение 1 кг ЖВ обходится в 20-100 раз дороже 1 кг керосина).
Вторая - неудовлетворительные физические параметры - чрезвычайно низкая температура кипения (-243°С) и очень малая плотность (ЖВ в 14 раз легче воды), что отрицательно сказывается на возможности хранения этого компонента.
В 1959 г. НАСА выдало крупный заказ на проектирование кислородно-водородного блока "Центавр". Он использовался в качестве верхних ступеней таких РН, как "Атлас", "Титан" и тяжелой ракеты "Сатурн".
Из-за крайне низкой плотности водорода, первые (самые большие) ступени ракет-носителей использовали другие (менее эффективные, но более плотные) виды горючего, например керосин, что позволяло уменьшить размеры до приемлемых. Пример такой «тактики» - ракета «Сатурн-5», в первой ступени которой применялись компоненты кислород/керосин, а во 2-й и 3-й ступени - кислородно-водородные двигатели J-2, тягой по 92104 т каждый.
В качестве примера приведу видео старта "Аполлона-11". На 4й минуте записи происходит отделение 1й ступени и создается иллюзия, что двигатели второй ступени не работают, это породило множество слухов о не реальности полета на Луну. На самом деле, горение водорода в верхних слоях атмосферы происходит «бесцветно», пламя становится заметно, когда в него попадает предмет или кусочки краски.
В системе «Спейс-шаттл», 2я ступень тоже работала паре кислород/водород.
В эпоху бурного развития космонавтики в нашей стране также широко применялись ЖРД с водородным топливом.
Металлический водород
5 октября 2016 года в физической лаборатории Harvard University получили металлический водород. Для этого потребовалось давление 495 гигапаскаль. Если решить вопрос стабильности и охлаждения камеры сгорания (6000 К), то металлический водород станет самым перспективным ракетным топливом.
Ученые предполагают, что металлический водород позволит получить в двигателях импульс 1000-1700 секунд. (В современных ЖРД пока достигнут импульс 460 секунд). Плюс для хранения металлического водорода понадобятся маленькие баки, что позволит делать одноступенчатые ракеты для вывода полезной нагрузки в космос, это откроет новую эру освоения космического пространства!
Получение алмазов
Ещё одно замечательное применение нашёл водород в производстве алмазов. Эволюция водородно - метанового флюида при понижении давления выражается в самоокислении (глубинном горении) водородаи метана в системе С-Н-О с образованием алмазов, воды, и СО. Ярким подтверждением этого процесса является налаженное производство ювелирных алмазов весом до 4 карат и пленочных покрытий из флюидной системы С-Н-О (полупроводники из которых, представляют будущее микроэлектроники). См. статью Алмаз Карбонадо-ценнейший полупроводник будущего.
Термический реактор Росси
Итальянский изобретатель Андреа Росси при поддержке научного консультанта физика Серджо Фокарди, провели эксперимент:
В герметичную трубку поместили насколько грамм никеля (Ni) добавили 10% алюмогидрида лития, катализатор и заполнили капсулу водородом (Н2). После нагрева до температуры порядка 1100-1300оС, парадоксально, но трубка оставалась в горячем состоянии на протяжении целого месяца, а выделенная тепловая энергия, в несколько раз превышала затраченную на нагрев!
На семинаре в Российском университете дружбы народов (РУДН) в декабре 2014 года, было доложено об успешном повторении этого процесса в России:
По аналогии выполнена трубка с топливом:
Выводы по эксперименту: выделение энергии в 2,58 раза больше затраченной электрической энергии.
В Советском Союзе работы по ХЯС велись с 1960 года в некоторых КБ и НИИ по заказу государства, но с "перестройкой" финансирование прекратилось. На сегодняшний день эксперименты успешно проводятся независимыми исследователями – энтузиастами. Финансирование осуществляется на личные средства коллективов граждан России. Одна из групп энтузиастов, под руководством Самсоненко Н.В., работает в здании «Инженерного корпуса» РУДН.
Ими был проведен ряд калибровочных тестов с электронагревательными приборами и реактором без топлива. В этом случае, как и следовало ожидать, выделяемая тепловая мощность равна подводимой электрической мощности.
Основная проблема – спекание порошка и локальный перегрев реактора, из-за чего нагревательная спираль перегорает и даже сам реактор может прогореть насквозь.
Но А.Г. Пархомову, удалось сделать длительно работающий реактор. Мощность нагревателя 300 Вт, КПД=300%.
Реакция синтеза 28Ni + 1H (ион) = 29Cu + Q согревает Землю изнутри!
Внутреннее ядро Земли содержит никель и водород, при температуре 5000К и давлении 1,36 Мбар, поэтому есть все условия для протекания реакции синтеза в недрах Земли, экспериментально воспроизведённой в реакторе Росси! В результате этой реакции получается медь, соединения которой находят в «черных курильщиках» зонах расширения Земли (срединно-океанических хребтах) в потоке богатом водородом.
Темный водород
В 2016 году учёные из США и Великобритании, создав при мгновенном сжатии давление 1,5 млн. атмосфер и температуру в несколько тысяч градусов, смогли получить третье промежуточное состояние водорода, при котором он одновременно имеет свойства и газа, и металла. Он получил название «тёмный водород», так как в этом состоянии он не пропускает видимый свет, в отличие от инфракрасного излучения. "Тёмный водород", в отличие от металлического, идеально вписывается в модель строения планет-гигантов. Он объясняет, почему их верхние слои атмосферы значительно теплее, чем должны быть, перенося энергию от ядра, а поскольку он обладает значительной электропроводностью, то играет ту же роль, что и внешнее ядро на Земле, формируя магнитное поле планеты!
Генерация водорода из глубин Черного моря
Бог одарил землю Крыма не только красивейшей и разнообразной природой, но и достаточными запасами различных ископаемых, в том числе и углеводородов. Но наш полуостров буквально "купается" в самом большом на планете водном хранилище природных газов, коим является Чёрное море.
Глубинные слои - ниже 150м, состоят из водородосодержащих соединений, основную часть которых составляет сероводород. По приблизительным оценкам, общее содержание сероводорода в Черном море может достигать 4.6 млрд. т, что, в свою очередь, служит потенциальным источником 270 млн. т водорода!
Запатентованы несколько способов разложения сероводорода с получением водорода и серы (h3S <=> h3 + S – Q), включающий контактирование сероводородсодержащего газа через слой твердого материала, способного разлагать его с выделением водорода и образованием серосодержащих соединений на поверхности материала, при давлении 15 атмосфер и температуре 400oС.
Наиболее перспективным, представляется разработка специальных гидрофобных мембран-фильтров, отделяющих водород от других газов прямо на глубине. Ведь мельчайшие из молекул легко просачиваются через металлы и даже в гранитных массивах живут колонии бактерий питающихся водородом!
Давайте помечтаем... Представим себе, что лет через десять на одном из мысов южного побережья Крыма, где морское дно резко понижается до глубин более 200 метров, будет построена небольшая станция. Из моря к ней протянутся рукава труб, на концах которых будут находиться сепараторы сероводорода. Водород после очистки поступит в сеть заправок автотранспорта и на когенераторную теплоэлектростанцию. Рядом с заводом разместиться ферма, где в водородной атмосфере будут выращивать анаэробные микроорганизмы, митоз которых происходит на порядок быстрее их обычных собратьев. Из их биомассы будут производить корм для скота и удобрения.
Мир неумолимо вступает в водородную эру!
Советник президента РФ академик РАН Сергей Глазьев подчеркивал: "Каждый из экономических циклов Кондратьева характеризуется своим энергоносителем: сначала дрова (органический углерод), уголь (углерод), потом нефть и мазут (тяжелые углеводороды), затем бензин и керосин (средние углеводороды), сейчас газ (легкие углеводороды), а основным энергоносителем следующего экономического цикла должен стать чистый водород!"
Применения водорода обширны, многогранны, энергетически выгодны, экологичны, и очень перспективны. Уже наши дети будут ездить на серийных автомобилях на водороде, использовать алмазные микропроцессоры, сделанные по водородной технологии, металлический водород совершит революцию в космонавтике, а развитие реакторов Росси - в энергетике!
Признание теории изначально гидридной Земли (В.Н.Ларина) приведёт к открытию ископаемых месторождений Н2, что сильно удешевит его получение. И не смотря на сопротивление "удушающих" Землю вредными выбросами нефтяных лоббистов, мы неизбежно вступаем в водородную эру!
Источники:
- Основы гипотезы В. Н. Ларина. Hydrogen Future
- Водородная_дегазация_Земли.
- «Таинственный остров» Бориса Шелища. Водородный двигатель в блокадном Ленинграде.
- Автореферат диссертации А.Ю.Раменского 1982г.
- В России проектируют электросамолет.
- ПОДВОДНАЯ РАКЕТО-ТОРПЕДА ВА-111 «ШКВАЛ».
- Ракетные мастодонты: Ракеты ценой в город. Александр Грек. Популярная механика. №11, Ноябрь 2003.
- Если металлический водород будет стабильным, то наступит ракетная и космическая революция!
- Независимое воспроизведение реактора холодного синтеза Андреа Росси в России.
- Journal of Nuclear Physics Focardi S, Gabbani V, Montalbano V, Piantelli F, Veronesi S (November 1998). «Large excess heat production in Ni-H systems». Il Nuovo Cimento A 111 (11): 1233–1242
- Способ разложения сероводорода. Авторы патента: Старцев А.Н., Пармон В.Н., Ворошина О.В., Захаров И.И., Пашигрева А.В.
- Генераторы водорода для отопления дома.
- Водородная бомба у нас под ногами. Нейромир.
- Теория изначально гидридной Земли. Водородная дегазация и ее влияние на озоновый слой. Сывороткин В.Л., МГУ
| Автор: Игорь Дабахов, источник: tart-aria.info При использовании материалов статьи активная ссылка на tart-aria.info с указанием автора обязательна. |
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.tart-aria.info
плюсы и минусы 🚩 водород в качестве топлива 🚩 Марки автомобилей
Использование водородного топлива в двигателе внутреннего сгорания не приводит к выхлопным загрязнениям. Автомобиль все еще может производить загрязнения из других источников (например, при сжигании смазочного масла), но водород в качестве топлива не загрязняет окружающую среду. При соединении водорода с воздухом, кислород и водород сгорают, производя воду.
Водород является возобновляемым источником топлива. При его сжигании образуется вода. Она может быть разделена на составные части (водород и кислород), производя больше атомов водорода. Цикл не может быть нарушен, так как в процессе нет химических изменений, которые устранили бы добычу водорода. В отличие от нефтехимических продуктов, водород может эффективно и многократно использоваться в качестве источника автомобильного топлива.
Водородные автомобили стали более доступными, однако инфраструктура для их обслуживания сильно отстает. Водород закачивается в машину не в виде газа, а в качестве криогенной (очень холодной) жидкости. Поиск водородных заправочных станций требует планирования и ухищрений для преодоления сравнительно больших расстояний. Во многих регионах России отсутствуют достаточные условия для водородных автомобилей, заправочные станций находятся далеко друг от друга.
Производство водорода является не бесплатным. Для перегонки водорода необходимы значительные затраты энергии. Электрический ток проходит через воду, производя свободный водород и кислород. Водород поднимается выше кислорода, его собирают и сжижают. Электролиз и сжижение водорода - процесс энергоемкий. Это и влияет на доступность водорода на свободном рынке.
Водород является летучим элементом, который легко объединяется с большинством других элементов. Этот процесс объединения приводит к различным эффектам при взаимодействии с металлами и иными материалами. Чистый водород может очень быстро разъедать металлы, и инженерные решения этой проблемы повышают стоимость водородных автомобилей. Простая замена бензина водородом не решает проблему. Двигатели, топливные баки и системы должны быть спроектированы и изготовлены исключительно для водородного топлива.
www.kakprosto.ru
Основные преимущества и недостатки водородного топлива
Админ | 2 Июнь 2017 | Комментариев: 0
Что из себя представляют современные водородные топливные устройства, преимущества и недостатки водородного топлива...
В современном обществе, очень много говорят о преимуществах водородного топлива, при этом имея ввиду его в качестве альтернативы обычным видам топлива. Большинство стран закономерно хотят с одной стороны уменьшить зависимость от импортируемого топлива, с другой же стороны улучшить состояние окружающей среды и обеспечить экономический рост, благодаря эффективности и сравнительной дешевизне альтернативных источников энергии.
Что-же из себя представляют современные водородные топливные устройства? Как известно, водород не содержится в свободном состоянии в природе в больших количествах, но он может быть получен несколькими способами. Во первых водород может быть выделен из природного газа, а во вторых добыт путем пропускания электрического тока через воду.
Преимущества водородного топлива
При нагреве водород сжигается, но при этом не выделяет диоксид углерода (CO2). Соответственно водород меньше загрязняет атмосферу. Кроме того, водород имеет большой потенциал для применения его в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, поскольку имеет большую эффективность чем бензин или дизельное топливо. Если сравнить один и тот-же объём водорода и бензина, то получится, что автомобиль на водороде сможет проехать вдвое дольше. Сегодня существует несколько компаний, которые работают над созданием водородного двигателя для автомобилей. Многие из них ( такие компании как Honda, BMW) уже вложили миллиарды долларов в свои исследования, пытаясь создать дешёвые водородные топливные элементы.
Недостатки водородного топлива
Хотя основные преимущества водородного топлива ясны и не вызывают сомнений, следует отметить также и ряд существенных недостатков. В настоящее время водородные топливные элементы все еще стоят значительную сумму денег, а чтобы запустить водородное транспортное средство, требуется большое количество энергии для сжижения топлива. Для хранения сжатого газообразного водорода, требуются специальные цистерны высокого давления, похожие на те, что используются для хранения сжатого природного газа. Эти цистерны должны иметь большой объём, что позволит избежать бесчисленных поездок на заправочную станцию через каждые несколько километров.
Многие экономисты полагают, что хотя водородные автомобили в будущем могут стать весьма популярными, пройдёт еще не одно десятилетие, прежде чем мы увидим эти транспортные средства в массовых количествах на рынке. Необходимо провести ещё много исследований и разработать целый ряд прорывных технологий, чтобы устранить существующие препятствия для перехода на водород в качестве основного источника энергии.
www.tesla-tehnika.biz
«Преимущества и недостатки водородного топлива» :: Водородный клуб «МИРЭА»
В связи с ухудшающейся экологической обстановкой в мире всем странам необходимо подумать о том, как решить проблему загрязнения Земли, а заодно и проблему того, что скоро закончатся запасы нефти и газа. Необходимо искать другие источники энергии — более экологичные и не требующие огромных сырьевых затрат.
Учёные нашли выход — это водородное топливо. Но в чём же его преимущества по сравнению с другими источниками энергии?
Во-первых, это неисчерпаемость. В Мировом океане содержится 1,2×1013 тонн водорода. Суммарная масса водорода составляет 1% от общей массы Земли. Но самое важное — это то, что водород при сгорании превращается в воду и возвращается в круговорот веществ в природе.
Во-вторых, это экологичность водорода. Если использовать водород как топливо, то не возникает парникового эффекта (при сгорании выделяется вода, а не углекислый газ). Водород легко улетучивается, а значит не возникает застойных зон.
Также весовая теплотворная способность водорода (28630 ккал/кг) в 2,8 раза выше по сравнению с бензином. Энергия воспламенения водорода в 15 раз меньше, чем для углеводородного топлива.
Ни один вид топлива не может не иметь недостатков или скрытых опасностей при использовании. Просто какой-то является более оптимальным, а другой - менее. У водородного топлива тоже есть недостатки: водород более взрывоопасен, чем, например, метан. Объемная теплота сгорания водорода в три раза меньше, чем у природного газа.
Ещё один недостаток возникает при промышленном получении водорода. Есть два направления получения водорода - электролиз и плазмохимия. При электролизе для получения одного кубометра водорода требуется 4...5 киловатт-часов электроэнергии. Это дорого - производство эквивалентного количества бензина обходится примерно втрое дешевле.
Как видно, всё же преимуществ у водородного топлива гораздо больше, чем недостатков. Таким образом, водород является перспективной заменой используемым сейчас источникам энергии.
Тебякина Анастасия
h2club.rdmk.ru
Водородные автомобили плюсы и минусы
РЕМОНТ АВТОМОБИЛЕЙ
Водородные автомобили плюсы и минусы
Состояние окружающей среды является наиболее важной задачей современного мира. Ухудшение качества окружающей среды и такие проблемы, как глобальное потепление сподвигли человечество искать возобновляемые и безопасные природные ресурсы, которые могут быть использованы многими поколениями. Считается, что наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят бензиновые автомобили. Они не только выделяют вредные газы, но также опасные и тяжелые металлические частицы, которые могут привести к опасности для окружающей среды, рака легких и многих других респираторных заболеваний.
В современном мире никто не может остановить использование транспортных средств, и тем самым остановить загрязнение воздуха сразу. Но по крайней мере можно искать лучшие альтернативы, и направить науку в сторону сокращения загрязнения воздуха, и тем самым предотвратить дальнейшее загрязнение окружающей среды. Ученые потратили годы, чтобы найти такую альтернативу. Однако, некоторые исследования показали, что использование водородных автомобилей может оказаться лучшим вариантом по сравнению с обычными автомобилями. Но каковы эти водородные автомобили? И каковы все плюсы и минусы водородных автомобилей?
Концепция водородных автомобилей
Определение водородных автомобилей можно уложить в несколько слов, это автомобиль, который использует водород в качестве топлива для его двигателя. Сейчас существует два типа водородных автомобилей, или можно сказать, что водород может быть использован в виде топлива в двух направлениях. Первый - использование водорода в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания автомобиля, а второй является использование водородных топливных элементов для обеспечения автомобиля электроэнергией.
Водородное топливо в двигателе внутреннего сгорания
И газообразный и жидкий водород в сжатом виде могут быть использованы в качестве топлива для питания двигателя внутреннего сгорания. Газообразный водород тяжел и горюч, в то время как жидкий водород - это тоже огнеопасен! Однако любая из форм водорода полезна и решение их использовать, зависит от частоты использования, и затрат на создание системы.
Водородные топливные элементы
Водородные топливные элементы используются в основном для электромобилей. Водород и кислород вступают в химическую реакцию друг с другом, чтобы произвести электричество. Эти газы проходят через электрически заряженные паропроницаемые мембраны. Далее, электричество генерируется из заряженных ионов, и ток через этот процесс запускает машину. В отличие от бензиновых автомобилей, которые производят вредные газы в качестве побочного продукта сгорания, здесь, на водородных топливных элементах, автомобиль выпускает воду и тепло в качестве побочных продуктов.
Плюсы и минусы автомобилей на водородном топливе
Плюсы водородных автомобилей
Первым и главным преимуществом водородных автомобилей является то, что они экологически чистые и не представляют никакой угрозы для окружающей среды.
Ископаемые виды топлива ограничены и не возобновляемы, в то время как водород доступен в изобилии, а значит, вам не нужно беспокоиться о выгорания водорода.
В случае водородных топливных элементов автомобилей, почти 90 - 95% энергии, вырабатываемой в топливных элементах, преобразуется в электрическую энергию, которая, таким образом, делает эти автомобили энергоэффективными.
Из-за аспекта эффективности, эта технология может быть использована для больших и дальне-магистральных средств для лучшего эффекта.
Нет никаких вредных газов, выпускаемых в виде побочных продуктов. Единственными побочными продуктами являются вода и небольшое количество тепла, поэтому загрязнение воздуха предотвращается в значительной степени.
В среднем, водородные автомобили будут давать до 60 миль за каждый килограмм водорода, что выглядит как вполне конкурентно-способно.
Недостатки автомобилей на водородном топливе
Расходы, понесенные при подготовке топливных элементов для таких автомобилей довольно высоки. Это потому, что эти топливные элементы включают платину, которая почти не встречается, и более того-это очень дорогостоящий элемент.
В случае повреждения, стоимость ремонта и замены топливных элементов тоже высока, следовательно, это делает обслуживание этих машин достаточно дорогим.
Еще одна серьезная проблема, возникающих при использовании водородных автомобилей является его хранение. Водород является легковоспламеняющимся материалом, что может привести к огромному взрыву машины, даже от малейшего столкновения с каким-то другим тяжелым предметом.
Для правильной работы, водородные автомобили имеют некоторые ограничения температуры. В местах, где температура опускается ниже точки замерзания, есть шансы, что вода в топливе может замерзнуть.
Если вы тот, кто ищет скорость и приемистость, то водородный автомобиль будет разочарованием для вас.
Водород не легко доступен на заправочных станциях, что делает заправку проблемой. Много денег и усилий понадобится, чтобы получить необходимую инфраструктуру во всем мире, и таких станций как автосервис Ауди в СВАО производящих ремонт водородных автомобилей пока еще слишком мало.
Концепция водородных автомобилей является относительно новой для большинства людей, и поэтому в этой статье была сделана попытка объяснить эту технологию будущего. Исследования и эксперименты продолжаются, чтобы устранить минусы и увеличить плюсы. Однако, давайте с нетерпением ждать этой новой технологии, и продолжать вносить свою лепту в дело сохранения планеты!
Содержание
http://cars-repaer.ru
legkoe-delo.ru
Водородное топливо для ДВС, самолетов и автомобилей: производство, плюсы и минусы
Водород — наиболее распространённый элемент во вселенной. Его атомы и молекулы присутствуют во всём, что окружает нас — воде, еде, растениях, жидком топливе, природном газе. Водород составляет две трети массы Солнца.
Давно известно, что газ водород — очень лёгкий (молекулярный вес водорода 2, воздуха 29) и взрывоопасный. Первые дирижабли заполняли именно им, однако после жуткой трагедии с «Гинденбургом» его стали применять с опаской.
Преимущества и недостатки топлива из водорода
Все углеводородные виды топлива, особенно нефтяного происхождения, выделяют в окружающую среду много вредных веществ. Это окись кислорода (угарный газ), ряд окислов азота NOx, соединения серы и сажевые частицы. Все эти вредности — продукты сжигания химических соединений, входящих в состав топлива. Человечество тратит огромные средства на устранение токсичных выбросов. Для этого принимают ограничительные стандарты, очищают топливо, дорабатывают выхлопные системы автомобилей.
Если водород применять в качестве топлива, то борьба с вредными выбросами не потребуется — при его сжигании образуется только чистый водяной пар. Другим преимуществом водорода является его огромная теплотворная способность — 120 МДж/м³, это в 2-3 раза превышает количество энергии, получаемой от сопоставимой массы бензина.
Использование водородного топлива позволит на всё проглядываемое будущее обеспечить человечество неиссякаемой энергией. Люди забудут о заканчивающихся нефти и газе, о проблемах с их очисткой, о заболеваниях, связанных с вредными выхлопами двигателей.
Первостепенными задачами сегодня являются освоение производства водородного топлива и разработка технологий использования его в двигателях и других преобразователях энергии.
Поскольку научный мир и производственные сферы давно занимаются исследованиями водородной энергетики, к нашему времени имеются положительные результаты. Одной из первых опыт применения водородного топлива для автомобилей воплотила компания Honda. Ею выпущено 220 серийных авто FCX Clarity с водородными топливными элементами Они стоят дорого, но интенсивно используются и дают ценный опыт эксплуатации.
Другие автопроизводители также активно работают над созданием водородных автомобилей. Уже не один год выпускаются экспериментальными партиями автобусы, грузовики, тепловозы, подводные лодки, погрузчики, работающие на топливных элементах с водородом.
ДВС на газообразном водородном топливе без доработки двигателя используются редко. Это связано с агрессивным воздействием водорода на детали и смазку и особенностями воспламенения чистого водорода. Для такого топлива используют специальные роторные двигатели с разнесенными впускным патрубком и выпускным коллектором.
Схема водородной двигательной установки в автомобиле
Основой водородного автомобиля является водородный топливный элемент, в котором энергия химической реакции превращается в электрическую энергию. Последняя питает электродвигатель, передающий вращающий момент на трансмиссию. Кроме батареи топливных элементов, весящей 67 кг, в авто стоит бак для сжатого водорода объёмом 170 л (давление 350 бар) и литиево-ионный аккумулятор. Топливного элемента хватает примерно на 120 тыс. км, а водородного бака — на 450 км, потом его нужно зарядить на заправочной станции. Время заправки невелико — всего несколько минут.
Химическая реакция происходит между водородом, поступающим из бака, и кислородом из окружающего воздуха. В результате реакции образуются вода и электроэнергия, снимаемая с катода и анода. Выделение энергии водорода происходит не во взрывном, а в спокойном, управляемом режиме.
Пока нет сообщений о водородном топливе для серийных самолётов, но известно об испытаниях компанией Boeing лёгкого самолёта на топливных элементах. Сжиженный при температуре -252 ºС водород используется в космических двигателях.
Кроме описанных выше плюсов, специалисты отмечают и минусы водородного топлива, которые тормозят развитие этого вида энергетики. Они сводятся к следующему:
- технологии хранения водорода пока несовершенны;
- отсутствует инфраструктура заправочных станций;
- отсутствуют стандарты применения, хранения и безопасности;
- большие объёмы водородных баков требуют уменьшения размеров багажника или увеличения размеров легкового автомобиля;
- опасность взрыва на водородных автомобилях пока выше, чем на бензиновых и дизельных;
- водородные автомобили на топливных элементах и чистом водороде обходятся пока дорого и в производстве, и в эксплуатации.
Развитие водородных технологий, техники и транспортных средств на водороде продолжается.
dostavka-toplivo-spb.ru
.png)
