Использование водорода для двигателей внутреннего сгорания

11-06-2013, 12:37 0

В ряде зарубежных стран изучается возможность использования водорода для двигателей внутреннего сгорания. Замена топлива на основе нефти водородом, как один из наиболее перспективных путей развития мирового энергохозяйства, потребует нескольких десятилетий. Задача сводится не только к решению экономических и технологических проблем, но и затрагивает принципиальные политические аспекты. Сейчас, когда 77% мирового производства водорода получают из нефти, 18% — из угля и только 4% — электролизом воды, экономически оправдана лишь «малая водородная энергетика» в регионах, располагающих дешевой электроэнергией.

Только резкое повышение цен на нефть и существенное удешевление оборудования для промышленного производства водорода (например, гелиоустановок) может обеспечить конкурентоспособность электролизной технологии. В Международной комиссии по энергетике группа ученых и инженеров европейских государств разрабатывает бортовую автомобильную систему получения водородного топлива. Разработки ведутся на основе схемы получения водорода. Провод с катушки перемещается с помощью приводимых в движение электродвигателем роликов по изолирующей трубке до контакта с вращающимся барабаном, погруженным в бак с водой. Разность напряжений между проводом и барабаном создает в точке контакта разряд, который ускоряет химическую реакцию разложения воды, и выделяющиеся пузырьки водорода накапливаются под конусообразной крышкой бака. Затем водород поступает в трубопровод двигателя автомобиля через коллектор. Газовый датчик, установленный в коллекторе, посылает в микропроцессор, управляющий роликами, сигналы, в соответствии с которыми регулируется скорость подачи провода-электрода. Процесс образования водорода идет в темпе, соответствующем потребности в нем.

Таким образом ликвидируется проблема его хранения. Другой электродвигатель приводит ведущее устройство, перемещающее электрод (по мере сматывания) вдоль барабана, который вращает тот же двигатель через зубчатую передачу. Поплавковый клапан поддерживает в баке уровень моды, подаваемый из резервуара насосом.

Небольшие габариты генератора водорода позволяют разместить его под капотом автомобиля. Взрывоопасность минимальна, так как количество текущего запаса водорода незначительно и он не в сжатом состоянии. Первые дорожные испытания автомобиля «Форд Эскорт» (США) с двигателем рабочим объемом 1,1 л показали экономию в 82% по сравнению с затратами на топливо при использовании бензина. Цифра экономии получена на основе пробега 720 км двумя автомобилями по одинаковому маршруту с двигателями, работающими вначале на бензине, а затем — на водородном топливе. Систему получения водорода в соответствии с текущим потреблением автомобиля считают важным достижением, учитывая опасность альтернативного способа, при котором взрывоопасный газ хранится под давлением 175 атм в баллонах большой емкости. Способ хранения водорода в жидкой фазе при — 220°С еще менее приемлем из-за больших энерго- и трудоемкости.

Третий альтернативный способ — хранение водорода с использованием гидридов металлов — испытывался в течение ряда лет в Германии. Способ сложный и дорогой, связан с большими объемами водорода, поэтому его считают приемлемым только для городских автобусов в основном из-за экологических, а не экономических преимуществ.

В системе, разработанной под руководством Международной комиссии по энергетике, провод из легированного алюминия контактирует с вращающимся барабаном, погруженным в пластиковый бак с чистой водой. На провод (катод) и барабан (анод) подают напряжение, вызывающее в месте контакта разряд, сопровождающийся механическим процессом, аналогичным происходящему при сварке. В результате реакции пузырьки водорода поднимаются вверх, скапливаются в ресивере и сразу поступают в двигатель. Это одновременно плазменный и электролитический процесс. Электрический разряд вызывает физические процессы, связанные с выделением энергии, и разрушает химические связи между атомами водорода и кислорода, расщепляя молекулы воды, что ускоряет химическую реакцию и высвобождает кислород.

Весовое соотношение элементов в кислород-водородной смеси примерно 7:1, объемное соотношение 2:3 за счет меньшего атомного веса водорода. Чтобы получить оптимальную для сжигания смесь, необходимо добавлять в небольших количествах воздух, что снижает содержание окислов азота в выхлопных газах. Кроме того, в них отсутствуют также углеводороды. Большая теплотворная способность водорода по сравнению с бензином позволяет работать на бедных смесях с улучшенным тепловым КПД. Опасность взрыва снижается, так как молекулы водорода и кислорода не соединяются в неустойчивую и летучую перекись водорода.
Похожие новости
Российские перспективы гибридных автомобилей
Гибридный автотранспорт это автомобили, которые используют одновременно два силовых привода: стандартный бензиновый или дизельный и электродвигатель...
Кондиционер для автомобиля
С учетом развития современных технологий, кондиционирование на сегодня превратилось из роскоши во вполне стандартную вещицу, которая нужна в каждом..
Новое письмо от налоговой инспекции
В то же время положений нового письма налоговой инспекции вызывает некоторые сомнения и, по нашему мнению, сужает круг претендентов на льготы..
Дизельный авто Mercedes-Benz
Ныне Мерседес-Бенц - бренд-лидер мирового рынка среди производителей дизельных моторов...
В Skoda Superb II в основном использовались 4-цилиндровые двигатели, хотя также предлагался 3,6-литровый двигатель V6, коробка передач DSG и привод 4x4... Подробнее
В наше время автомобиль стал для некоторых практически вторым домом. Практически у каждого из нас есть свой автомобиль, благодаря которому мы можем эффективно.. Подробнее
Если мы хотим иметь действительно уникальный, потрясающий автомобиль, мы должны заботиться не только о том, как он выглядит снаружи. Ведь вождение в поле зрения - это в.. Подробнее
Для некоторых мечта - это новый мотоцикл, для других серийная машина - это начало пути к единственному в своем роде уникальному транспортному средству. Вот некоторые.. Подробнее
Одним из факторов, определяющих выбор автомобиля, является мощность его двигателя. К сожалению, мы не всегда можем позволить себе купить автомобиль с нужными нам.. Подробнее...