Pokrećemo konvencionalni motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji radi na vodonik. Zašto nikada nećemo voziti automobile na vodonik

26.04.2019

Gume i felge

Vodonik (H2) je alternativno gorivo koje se dobija iz ugljovodonika, biomase i otpada. Vodonik se stavlja u gorivne ćelije (nešto poput rezervoara za gorivo) i automobil se pokreće pomoću energije vodonika.

Iako se na vodonik trenutno gleda samo kao na alternativno gorivo budućnosti, vlada i industrija rade na čistoj, ekonomičnoj i sigurnoj proizvodnji vodonika za električni automobili električna vozila na gorive ćelije (FCEV). FCEV vozila već dolaze na tržište u regijama u kojima je infrastruktura za punjenje vodonikom slabo razvijena. Tržište se razvija i za specijalnu opremu: autobuse, opremu za utovar i istovar (npr. viljuškari), tlo pomoćna oprema, srednji i veliki kamioni.

Automobili na vodik iz Toyote, GM-a, Honde, Hyundaija i Mercedes-Benza postepeno se pojavljuju u dilerskim mrežama. Takvi automobili koštaju oko 4-6 miliona rubalja (Toyota Mirai - 4 miliona rubalja, Honda FCX Clarity - 4 miliona rubalja).

Proizvode se ograničena izdanja:

BMW Hydrogen 7 i Mazda RX-8 vodonik - dvostruko gorivo (benzin/vodonik) automobili. Koristi se tečni vodonik.
Audi A7 h-tron quattro je električni i vodonik hibridni putnički automobil.
Hyundai Tucson FCEV
Ford E-450. Autobus.
Urban MAN autobusi Lion City Autobus.

Testirano:

Ford Motor Company - Focus FCV;
Honda - Honda FCX;
Hyundai Nexo
Nissan - X-TRAIL FCV (gorivne ćelije iz UTC Power);
Toyota - Toyota Highlander FCHV
Volkswagen - prostor gore!;
General Motors;
Daimler AG - Mercedes-Benz A-Klasa;
Daimler AG - Mercedes-Benz Citaro (gorive ćelije iz Ballard Power Systems);
Toyota - FCHV-BUS;
Thor Industries - (gorive ćelije iz UTC Power);
Irisbus - (gorivne ćelije iz UTC Power);

Vodonika ima u izobilju u životnoj sredini. Pohranjuje se u vodi (H2O), ugljovodonicima (metan, CH4) i drugim organskim materijama. Problem sa vodonikom kao gorivom je efikasnost njegove ekstrakcije iz ovih jedinjenja.

Prilikom ekstrakcije vodika, ovisno o izvoru, štetne tvari se oslobađaju u atmosferu. okruženje emisije. U isto vrijeme, automobil koji radi na vodonik emituje samo vodenu paru i topli vazduh, ima nultu emisiju.

VODIK KAO ALTERNATIVNO GORIVO

Interes za vodonik kao alternativno transportno gorivo je zbog:

mogućnost korištenja gorivnih ćelija u FCEV-ovima s nultom emisijom;
potencijal za domaću proizvodnju;
brzo punjenje automobila (3-5 minuta);
u pogledu potrošnje i cijene, gorive ćelije su i do 80 posto efikasnije od običnog benzina

U Evropi, trošak punjenja punog rezervoara vodonika kapaciteta 4,7 kilograma koštat će 3.369 rubalja (717 rubalja po kilogramu). Sa punim rezervoarom, Toyota Mirai prelazi u prosjeku 600 kilometara, ukupno 561 rublju na 100 kilometara. Poređenja radi, cijena benzina 95 iznosi 101 rublju, tj. 10 litara benzina koštat će 1.010 rubalja ili 6.060 rubalja za 600 kilometara. Cijene za 2018.

Podaci sa maloprodajnih stanica za punjenje vodonikom koje je prikupila i analizirala Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju pokazuju da je prosječno vrijeme dopunjavanja goriva u FCEV manje od 4 minute.

Gorivna ćelija spojena na električni motor je dva do tri puta brža i efikasnija od motora unutrašnjim sagorevanjem, radi na benzin. Vodonik se takođe koristi kao gorivo za motore sa unutrašnjim sagorevanjem (BMW Hydrogen 7 i Mazda RX-8 vodonik). Međutim, za razliku od FCEV-a, takvi motori proizvode štetne saobraćajna isparenja, nisu tako moćni kao vodonik i brže se troše.

1 kilogram vodonika ima istu energiju kao 1 galon benzina (6,2 funte, 2,8 kilograma). Budući da vodonik ima malu zapreminsku gustinu energije, on se pohranjuje na brodu vozilo u obliku komprimovanog gasa. U automobilima, vodonik se skladišti u rezervoarima pod visokim pritiskom (gorivim ćelijama) koji mogu da skladište vodonik na 5.000 ili 10.000 funti po kvadratnom inču (psi). Na primjer, FCEV vozila proizvedena od strane proizvođača automobila i dostupna u salonima imaju kapacitet od 10.000 psi. Maloprodajni dispenzeri, koji se uglavnom nalaze na benzinskim pumpama, pune takve rezervoare za 5 minuta. Razvijaju se i druge tehnologije skladištenja, uključujući hemijsku kombinaciju vodonika sa metalnim hidridom ili niskotemperaturnim sorpcijskim materijalima.

Benzinske stanice za automobile na vodik gotovo da i nema, pratite dinamiku - 2006. godine u svijetu je bilo 140 benzinskih stanica, a do 2008. ih je bilo 175. Smatrate da je za 2 godine izgrađeno 35 stanica, od kojih je 45% u SAD i Kanada. Do 2018. godine broj stanica će biti oko 300 jedinica. Tu su i mobilne stanice i kućne stanice čiji tačan broj nije poznat.

KAKO RADI GORIVNE ĆELIJE

Pumpanjem kisika i vodika kroz katode i anode koje dolaze u kontakt s platinskim katalizatorom, dolazi do kemijske reakcije koja proizvodi vodu i električnu struju. Potreban je set od nekoliko elemenata (ćelija) za povećanje naboja od 0,7 volti u jednoj ćeliji, što dovodi do povećanja napona.

Ispod je dijagram kako se pravi gorivna ćelija.

GDJE PUNITI VOZILA VODIKOM

Revolucija vodoničnih gorivnih ćelija neće započeti bez dovoljno stanica za punjenje vodikom za potrošače, tako da nedostatak infrastrukture stanica za punjenje vodikom i dalje ometa razvoj vodika kao . Amerikanci su dugo viđali vozila na gorive ćelije na svojim ulicama, poput Honde FCX Clarity, koja svakodnevno prevoze ljude na posao i s posla. Zašto još uvijek nema benzinskih pumpi?

Napominjemo da se u članku raspravlja Američko tržište, jer u Rusiji još nema šta da se priča o vodikovom gorivu za automobile, jednostavno ga ovde nema. A razlog nije lobi naftnih magnata, samo Rusija nema pravu ekonomiju da AVTOVAZ počne istraživanje u ovoj oblasti. Japan i Amerika, za razliku od Rusije, već dugo istražuju ovaj alternativni izvor goriva i otišli su daleko naprijed (prvi auto na vodik pojavio se u SAD-u 1959. godine)

Prosječan Amerikanac, ovisno o tome gdje živi, možda će morati pričekati još malo da stanice za gorivo postanu dostupne. Prije samo pet godina, javno mnijenje se složilo da je „vodonik autoputevi» stimulisaće budućnost. U SAD-u je planirana izgradnja stanica duž obale Kalifornije, od Mejna do Majamija.

TREND KREIRANJA STANICA ZA PUNJENJE VODIKOM

Sjeverna Amerika, Kanada

Pet stanica je izgrađeno u Britanskoj Kolumbiji (zapadna provincija Kanade) od 2005. godine. U Kanadi se više neće graditi stanice; projekat je završen u martu 2011. godine.

Sjedinjene Države

Arizona: Prototip stanice za punjenje vodonikom izgrađen je prema ekološkim standardima u Phoenixu kako bi se dokazala izvodljivost izgradnje takvih stanica za dopunu goriva u urbanim područjima.

Kalifornija: 2013. godine guverner Brown potpisao je zakon kojim se finansira 20 miliona godišnje za 10 godina za 100 stanica. Kalifornijska energetska komisija izdvojila je 46,6 miliona dolara za 28 stanica koje će biti završene 2016. godine, čime će se mreža za dovod goriva u Kaliforniji približiti granici od 100 stanica. Od avgusta 2018. u Kaliforniji je otvoreno 35 stanica, dok se do 2020. očekuje još 29 stanica.

Havaji su otvorili svoju prvu hidrogensku stanicu u Hikami 2009. godine. Aloha Motor Company je 2012. godine otvorila vodoničnu stanicu u Honoluluu.

Massachusetts: Francuska kompanija Air Liquide završila je izgradnju nove stanice za punjenje vodonikom u Mansfieldu u oktobru 2018. Jedina stanica za gorivo u Massachusettsu nalazi se u Billerici (40.243 stanovnika), u sjedištu Nuvera Fuel Cells, kompanije za proizvodnju vodoničnih gorivnih ćelija.

Mičigen: 2000 godine Ford i Air Products otvorili su prvu vodoničnu stanicu u sjeverna amerika u Dearbornu, Michigan.

Ohajo: 2007. godine u kampusu Ohio State University u Centru istraživanje automobila Otvorena je punionica vodonika. Jedini u cijelom Ohaju.

Vermont: Vodikova stanica izgrađena 2004. godine u Burlingtonu. Projekat je djelimično finansiran kroz Program za vodu za vodu Ministarstva energetike Sjedinjenih Država.

Azija

Japan: Između 2002. i 2010. godine, u Japanu je uvedeno nekoliko stanica za punjenje vodonikom u okviru JHFC projekta za testiranje tehnologija proizvodnje vodonika. Krajem 2012. godine instalirano je 17 vodonične stanice, 19 je instalirano 2015. Vlada očekuje stvaranje do 100 vodoničnih stanica. Za to je iz budžeta izdvojeno 460 miliona američkih dolara, što pokriva 50% troškova investitora. JX Energy je instalirao 40 stanica do 2015. i još 60 između 2016-2018. Toho Gas i Iwatani Corp instalirali su 20 stanica u 2015. Toyota i Air Liquide stvorili su zajedničko ulaganje za izgradnju 2 hidrogenske stanice, koje su izgrađene 2015. godine. Osaka Gas je izgradio 2 stanice 2014-2015.

Južna Koreja: 2014. godine, u sjeverna koreja Jedna vodonična stanica puštena je u rad za još 10 stanica planiranih za 2020. godinu.

Evropa

Od 2016. godine u Evropi radi više od 25 stanica koje mogu napuniti 4-5 automobila dnevno.

Danska: 2015. godine bilo je 6 javnih stanica u vodoničnoj mreži. H2 Logic, dio NEL ASA, gradi tvornicu u Herningu za proizvodnju 300 stanica godišnje, od kojih svaka može proizvesti 200 kg vodonika dnevno i 100 kg za 3 sata.

Finska: U 2016. godini u Finskoj rade 2 + 1 (Voikoski, Vuosaari) javne stanice, jedna od njih je mobilna. Stanica napuni automobil sa 5 kilograma vodonika za tri minuta. Postrojenje za proizvodnju vodonika radi u Kokkoli, Finska.

Njemačka: Od septembra 2013. u funkciji je 15 javno dostupnih vodoničnih stanica. Većinom, ali ne svim, ovih postrojenja upravljaju partneri iz Partnerstva za čistu energiju (CEP). U okviru inicijative H2 Mobility, broj stanica u Njemačkoj će se povećati na 400 stanica 2023. godine. Cijena projekta je 350 miliona eura.

Island: Prva komercijalna stanica za vodonik otvorena je 2003. godine kao dio inicijative zemlje da se krene ka "vodoničnoj ekonomiji".

Italija: Od 2015. godine u Bolzanu je otvorena prva komercijalna hidrogenska stanica.

Holandija: Holandija je otvorila svoju prvu javnu benzinsku stanicu 3. septembra 2014. u mestu Roun blizu Roterdama. Stanica koristi vodonik iz cjevovoda od Roterdama do Belgije.

Norveška: Prva norveška stanica za punjenje vodonikom, Hynor, otvorena je u februaru 2007. Uno-X, u partnerstvu s NEL ASA, planira izgraditi do 20 stanica do 2020., uključujući stanicu s proizvodnjom vodonika na licu mjesta iz viškova solarna energija.

ujedinjeno kraljevstvo

2011. godine otvorena je prva javna stanica u Svindonu. HyTec je 2014. godine otvorio London Hatton Cross stanicu. 11. marta 2015. godine, projekat proširenja vodonične mreže u Londonu otvorio je svoj prvi supermarket, smješten na stanici za punjenje vodonika u Sensbury's Hendonu.

Kalifornija je ispred krivulje u finansiranju i izgradnji vodoničnih stanica za gorivo za FCEV. Sredinom 2018. u Kaliforniji je bilo otvoreno 35 maloprodajnih vodoničnih stanica, s još 22 u različitim fazama izgradnje ili planiranja. Kalifornija nastavlja da finansira izgradnju infrastrukture, a Komisija za energetiku ima ovlašćenje da izdvaja do 20 miliona dolara godišnje do 2024. dok 100 elektrana ne bude u funkciji. U planu je izgradnja 12 maloprodajnih stanica za sjeveroistočne države. Prvi će biti otvoren do kraja 2018. Nekomercijalne stanice u Kaliforniji i stanice izgrađene u ostatku SAD-a opslužuju FCEV putničke automobile, autobuse, a također se koriste u istraživačke i demonstracijske svrhe.

Troškovi održavanja vodoničnih stanica

Stanice za vodonik ne mogu lako zamijeniti ogromnu mrežu benzinskih stanica (168.000 punktova u Evropi i SAD-u 2004. godine). Zamjena benzinskih stanica vodoničnim košta jedan i po bilion američkih dolara. Istovremeno, cijena postavljanja mreže vodoničnog goriva u Europi može biti pet puta niža od cijene mreže za punjenje električnih vozila. Cijena jedne EV stanice je od 200.000 do 1.500.000 rubalja. Cijena hidrogenske stanice je 3 miliona dolara. Istovremeno, mreža vodonika će i dalje biti jeftinija od mreže stanica za električna vozila u smislu isplativosti. Razlog je brzo dopunjavanje goriva automobili na vodonik (3 do 5 minuta). Na milion vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama potrebno je manje vodoničnih stanica nego stanice za punjenje na milion akumulatorskih električnih vozila.

Ubuduće će se pitanje punjenja vodonikom rješavati za osobu ovisno o mjestu stanovanja. Benzinske pumpe će puniti automobile vodonikom koji se isporučuje cisternama iz velikih postrojenja za reformu goriva. Snabdijevanje iz takvih preduzeća neće ni na koji način biti inferiorno u odnosu na zalihe benzina iz rafinerija nafte. U budućnosti će lokalne fabrike vodonika naučiti da koriste lokalne resurse i obnovljive izvore energije.

METODE PROIZVODNJE VODNIKA

parni reforming metana i prirodni gas;
elektroliza vode;
gasifikacija uglja;
piroliza;
djelomična oksidacija;
biotehnologija

Parni reforming metana

Metoda odvajanja vodika parnim reformiranjem metana primjenjiva je na fosilna goriva, na primjer, prirodni plin - zagrijava se i dodaje katalizator. Prirodni plin nije obnovljiv izvor energije, ali je za sada dostupan i vadi se iz utrobe zemlje. Ministarstvo energetike kaže da automobili koji koriste reformisani vodonik proizvode polovinu emisija od automobila koji rade na benzin. Proizvodnja reformiranog vodonika je već u punom jeku i jeftinije je proizvesti vodonik na ovaj način nego vodonik iz drugih izvora.

Gasifikacija biomase

Vodik se proizvodi i iz biomase – poljoprivrednog otpada, životinjskog otpada i otpadnih voda. Koristeći proces koji se zove gasifikacija, biomasa se izlaže toplini, pari i kisiku kako bi se formirao plin, koji nakon daljnje obrade proizvodi čisti vodonik. „Postoje čitave poljoprivredne deponije – spremni izvori vodonika – čiji je potencijal potcijenjen i protraćen“, žali se James Warner, direktor politike u Asocijaciji za istraživanje energije vodika i gorivnih ćelija.

Elektroliza

Elektroliza je proces odvajanja vodika iz vode pomoću električne struje. Ova metoda zvuči jednostavnije od petljanja sa fosilnim gorivima i životinjskim otpadom, ali ima nedostatke. Elektroliza je konkurentna u onim područjima gdje je struja jeftina (u Rusiji bi to mogla biti regija Irkutsk - 8 elektrana po regiji, 1 rublja 6 kopejki po kilovat-satu).

Solarne vodonične stanice Honda kompanija koristite solarnu energiju i elektrolizator da odvojite "H" od "O" u H2O. Nakon odvajanja, vodonik se skladišti u rezervoaru pod pritiskom od 34,47 MPa (megapascal). Koristeći samo solarnu energiju, stanica proizvodi 5.700 litara vodonika godišnje (ovo gorivo je dovoljno za jedan automobil sa prosječnom godišnjom kilometražom). Kada je priključena na električnu mrežu, stanica proizvodi do 26 hiljada litara godišnje.

„Kada vodonik zauzme svoju nišu na tržištu goriva i kada za njim bude potražnje, postaće jasno koji je način vađenja vodonika profitabilan“, kaže James Warner, direktor politike za Asocijaciju za istraživanje energije vodika i gorivnih ćelija. “Za neke od načina proizvodnje vodonika bit će potrebni novi zakoni koji će regulirati njegovu proizvodnju. Ako je za vodonikom stalna potražnja, vidjet ćete kako će se početi regulirati pravila korištenja poljoprivrednog otpada i vode za elektrolizu.”

Najveći dio vodonika koji se ekstrahira u Sjedinjenim Državama svake godine koristi se za preradu nafte, preradu metala, proizvodnju gnojiva i preradu hrane.

JEFTINIJA TEHNOLOGIJA AUTOMOBILA NA VODIK I NJIHOV RAZVOJ

Još jedna prepreka za proizvođače automobila na vodik je cijena tehnologije vodika. Na primjer, razne gorive ćelije za automobile do danas su se oslanjale na platinu kao katalizator. Ako ste morali da kupite prsten od platine za svoju voljenu osobu, znate visoku cijenu metala.

Naučnici iz Nacionalne laboratorije Los Alamos dokazali su da je moguća zamjena ovog skupog metala uobičajenijim - željezom ili kobaltom - kao katalizatorom. Naučnici sa Univerziteta Case Western Reserve razvili su katalizator napravljen od ugljičnih nanocijevi, koje su 650 puta jeftinije od platine. Zamjena platine kao katalizatora u gorivnim ćelijama značajno će smanjiti troškove tehnologije vodoničnih gorivnih ćelija.

Istraživanja o poboljšanju vodoničnih gorivnih ćelija se tu ne završavaju. Mercedes razvija tehnologiju za komprimovanje vodonika do pritiska od 68,95 MPa (megapaskala) kako bi se u automobil stavilo više goriva, uz naprednu opciju kao dodatno skladište energije. “Ako sve bude u redu, automobili na vodik će imati domet od preko 1.000 km.” kaže dr. Herbert Kohler, potpredsjednik Daimler AG.

Američko ministarstvo energetike kaže da su troškovi sastavljanja vozila na gorive ćelije smanjeni za 30 posto u posljednje tri godine i 80 posto u protekloj deceniji. Vijek trajanja gorivnih ćelija se udvostručio, ali to nije dovoljno. Da bi bili konkurentni električnim vozilima, životni vijek gorivih ćelija mora se udvostručiti. Sadašnja vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama traju oko 2.500 sati (ili oko 120.000 km), ali to nije dovoljno. „Da biste se takmičili sa drugim tehnologijama, potrebno je da postignete rezultat od najmanje 5.000 sati“, kaže jedan od članova naučnog saveta ministarskog programa gorivih ćelija.

Razvoj tehnologija vodoničnih gorivnih ćelija će smanjiti troškove proizvodnje automobila pojednostavljivanjem mehanizama i sistema, ali će proizvođači imati samo koristi od serijske proizvodnje. Prepreka masovnoj proizvodnji automobila na vodik je to što ne postoji veleprodajne zalihe rezervni dijelovi za vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama. Čak ni FCX Clarity, koji je već u proizvodnji, nema dodatne rezervne dijelove po veleprodajnim cijenama (jednostavno nisu koristili pretragu od). Proizvođači automobila rješavaju problem na svoj način, ugrađujući vodonične gorivne ćelije skupi modeli za provalu. Skupi automobili proizvode se u manjim količinama od budžetskih, što znači da nema problema sa nabavkom rezervnih delova za njih. „Uvodimo tehnologiju vodonika u luksuzne automobile i pratimo njen učinak u praksi. Dok tržište prihvata automobile na vodonik, baš kao što je prihvatalo hibridnu tehnologiju prije 10 godina, proizvođači automobila povećavaju količinu vodoničnih modela niz lanac do jeftinih automobila, kaže Steve Ellis, menadžer prodaje vozila na gorive ćelije u Hondi.

GORIVNE ĆELIJE SA VODIKOVIM GORIVOM U TERENSKIM USLOVIMA

Počevši od 2008. godine, Honda je počela limitirati program lizinga za 200 FCX Clarity limuzina koje rade na vodikove gorive ćelije. Kao rezultat toga, samo 24 klijenta iz Južne Kalifornije, SAD, plaćalo je mjesečnu naknadu od 600 dolara za tri godine. Godine 2011. ugovor je okončan, a Honda je obnovila ugovore sa ovim kupcima i uključila nove u istraživačku kampanju. Evo šta je kompanija naučila novo tokom svog istraživanja:

Vozači FCX Claritya bez problema su putovali na kratke udaljenosti kroz grad Los Anđeles i šire (Honda tvrdi da FCX ima domet vožnje od 435 km).
Nedostatak potrebne infrastrukture glavni je nedostatak za iznajmljivače koji žive daleko od stanica za gorivo u Kaliforniji. Većina stanica nalazi se u blizini Los Angelesa, vezujući vozila za zonu od 240 kilometara.
Vozači su u prosjeku vozili 19,5 hiljada km godišnje. Jedan od prvih stanara upravo je prešao granicu od 60 hiljada km.
Prodavci koji iznajmljuju FCX Clarity automobile prolaze posebna obuka"Kako obučiti kupce da rukuju automobilom na vodik." „Prodavcima se postavljaju pitanja koja ranije nisu čuli“, kaže menadžer prodaje i marketinga Honda automobili sa gorivnim ćelijama, Steve Ellis.

DA LI ĆE PROGRAM VODNIK DOBITI PODRŠKU VLADE?

Proizvođači automobila i graditelji benzinskih pumpi slažu se da neće biti moguće smanjiti troškove u kratkom roku bez državne intervencije. Što se u SAD-u, međutim, čini malo vjerojatnim, uz sve opisane gotovinske injekcije iz lokalne administracije država i ministarstava.

Pod ministrom za energetiku Stevenom Chuom, Obamina administracija je u više navrata pokušavala smanjiti finansiranje programa vodoničnih gorivnih ćelija, ali do sada je sve te rezove poništio Kongres.

Zagovornicima vodonika naglasak na tehnologiji baterija izgleda kratkovid. „Ovo su komplementarne tehnologije“, kaže Steve Ellis, portparol Honde. Tehnologija razvijena za FCX, na primjer, također se primjenjuje na električni automobil Fit. “Vjerujemo da će vodonične gorivne ćelije, u kombinaciji s električnim vozilima, nadmašiti sve alternativne izvore energije na vrhu ove decenije.”

Nezadovoljni su i oni koji iz svog džepa plaćaju izgradnju novih benzinskih pumpi. Kažu da ne bi odbili državnu pomoć dok se ne poveća potražnja za vodoničnim gorivom i dok se ne smanje troškovi obnovljivih izvora energije.

Tom Sullivan toliko vjeruje u energetsku nezavisnost da je sav novac koji je dobio od lanca supermarketa uložio u SunHydro, kompaniju koja proizvodi vodonik benzinske pumpe on na solarni pogon. Tom smatra da bi ciljano smanjenje poreza moglo ohrabriti poduzetnike da ulažu u izgradnju vodoničnih stanica na solarnu energiju. „Potreban je podsticaj da se ljudi navedu da ulažu u ove vrste biznisa“, kaže Tom. “Ljudi pri zdravoj pameti vjerovatno ne bi uložili novac u izgradnju stanica za dopunu vodonika.”

Za Hondinog Stevea Ellisa, ovo pitanje je i praktično i političko. „Tehnologija vodikovog goriva pomaže društvu da uštedi na gorivu i sačuva životnu sredinu“, kaže Stiv, „Ako je to tako, hoće li društvo sebi pomoći da pređe na alternativno gorivo?“

Oduzeti alternativni izvori goriva koja se već koriste u automobilima, poput biljnog ulja (više o tome ovdje) ili prirodnog plina, je da nisu obnovljiva, za razliku od vodikovog goriva.

REZULTAT

Nedostaci vodikovog goriva:

proizvodnja vodonika još nije savršena i zagađuje okoliš;
uspostavljanje mreže stanica za punjenje vodonikom je skupo (jedan i po bilion američkih dolara);
vlasnici automobila su vezani za benzinske pumpe (ti si talac države Kalifornije, ne možeš dalje).

pros vodikovo gorivo:

Automobili na vodik imaju nultu emisiju, mi štitimo životnu sredinu;
brzo punjenje goriva (od 3 do 5 minuta);
Ekonomski, vodonik je bolji benzinskih automobila po cijeni potrošnje goriva (600 km za 3.369 rubalja na vodonik naspram 6.060 rubalja za putovanje na benzin).

Sada je vrijeme za naučni video!

Vodik se dugo smatrao možda najboljom zamjenom za benzin. To nije iznenađujuće, jer kada gori, oslobađa se voda, a ne štetne tvari. Ali, uprkos svim očiglednim prednostima, rasprave i rasprave o automobilu na vodik i dalje traju. I to unatoč činjenici da mnoge korporacije, Toyota, BMW, Ford, neprestano rade na korištenju takvog plina kao izvora energije za kretanje vozila.

Instalacija vodonika za automobil, odakle je sve počelo

Prema istorijskim informacijama, prvi motor sa unutrašnjim sagorevanjem bio je vodonik, mada se ponekad koristio i gas za osvetljenje. Ali bilo je potrebno još mnogo godina da se poboljša takav motor, a tek 1859. godine izgrađena je prva samohodna kočija, za koju su gorivo služili spomenuti plinovi. Tako da to možemo reći savremeni transport počeo sa automobilom na vodonik. Iako je kasnije ustupio mjesto benzinu.

Postoji nekoliko slučajeva kada, u nedostatku uobičajenog goriva, generator vodonika obezbedio auto gorivom. Ali ipak, sa svim prednostima takvog izvora energije, on se nije široko koristio, iako mnoge automobilske korporacije, ista Toyota, rade na mogućnosti stvaranja automobila na vodikovo gorivo, i moram reći, ne bez uspjeh.

O vodoničnim motorima

Poznato je nekoliko razne opcije, kakav bi takav motor mogao biti i šta bi moglo biti u osnovi njegovog rada.

Sagorevanje vodonika

Ovo je običan motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji radi direktno na vodonik ili njegovu mešavinu sa benzinom. Kao rezultat ovog aditiva, poboljšava se sagorijevanje mješavine, povećava se efikasnost motora, a sadržaj ugljičnog monoksida tokom sagorijevanja smanjuje. Međutim, u dizajn automobila mora se uvesti rezervoar za skladištenje vodonika i tečnog vodonika. A to ne dodaje prostor u prtljažniku i ne poboljšava sigurnost u sudarima.

Ovaj princip korištenja vodonika implementira BMW, a kompanija glavnim zadatkom smatra mogućnost korištenja bilo koje vrste goriva (benzin, vodonik). Nekoliko uzoraka je već kreirano i uspješno rade već duže vrijeme, radeći dalje sličan princip. Istina, u isto vrijeme, nedostaci karakteristični za običan automobil uglavnom ostaju.

Gorivne ćelije

Drugi način korištenja vodonika je kao gorivna ćelija. Njegov dizajn je prikazan na slici

Kao rezultat prolaska molekula vodika i kisika kroz anodu i katodu i njihove interakcije nastaju voda i električna struja. Ako kombinirate nekoliko ovih elemenata, dobivate neku vrstu generatora koji osigurava rad elektromotora. U suštini, ovako nastaje elektrohemijski generator električna struja.

Ovu opciju za izgradnju automobila koji koristi vodonik kao gorivo implementira Toyota. Sa proizvodnje prototipova namjerava da pređe na serijska proizvodnja električna vozila na bazi gorivnih ćelija. Toyotin auto na vodik bi navodno trebao krenuti u proizvodnju počevši od 2015. godine.

Da li je vodonik zaista tako dobar?

Vjeruje se da je najvažnija prednost automobila koji koristi vodonik njegova ekološka prihvatljivost. Općenito je prihvaćeno da kada se sagorijeva vodonik umjesto ugljičnog monoksida i dr štetne materije Pojaviće se voda, odnosno vodena para. Međutim, pri tome se ne koristi čisti kisik, već zrak koji sadrži dušik. Kao rezultat, u komori za sagorijevanje nastaju dušikovi oksidi. A njihov uticaj na životnu sredinu može biti mnogo gori od uticaja konvencionalnih izduvnih gasova.

Osim toga, treba uzeti u obzir da vodonik koji ulazi u vruće dijelove motora s unutarnjim sagorijevanjem može uzrokovati njegovo paljenje. Stoga je najpogodnije gorivo za korištenje takvog goriva rotacioni motor, u kojem plin ulazi u hladni dio i potom se destiluje u vrući dio.

Općenito se vodi veoma velika debata o tome da li auto na vodonik ima pravo na postojanje. Ovdje postoji nekoliko problema, bez rješavanja kojih nema smisla govoriti o budućnosti takve tehnologije. Treba napomenuti da se prvo mora proizvesti vodonik, što zahtijeva neku vrstu instalacije. Izvor za njegovu proizvodnju može biti voda ili metan.

Tu nastaje jedan od glavnih problema.

Metan je sam po sebi dobar nosilac energije, a podvrgavati ga dodatnoj preradi kako bi se gotov proizvod spalio je prilično neracionalno, bez dodatnih troškova.
Sa vodom je slika još zanimljivija. Da bi se dobio jedan kubni metar vodonika, potrebno je potrošiti četiri puta više električne energije nego što se može proizvesti sagorijevanjem ove količine plina.
Potrebno je uzeti u obzir da će tokom proizvodnje vodonika doći do emisije štetnih materija, a šta će biti bolje, nije poznato. Umesto da emituje izduvne gasove iz automobila, on će stvarati sopstveni otpad kada prima gas.
Osim toga, pitanje skladištenja je vrlo problematično. To još nije riješeno; vodonik može prodrijeti kroz bilo koji materijal i mora se skladištiti u tečnom obliku, a to su dodatni troškovi, a ne mali, koji se moraju dodati onima koji nastaju u fazi proizvodnje. A kada plin curi, stvara se eksplozivna smjesa sa zrakom.

Sljedeći problem koji praktično stavlja tačku na korištenje vodonika kao goriva za automobile je nedostatak odgovarajuće infrastrukture. Pod ovim moramo razumjeti prije svega mrežu benzinskih pumpi.

Dakle, iz onoga što je već rečeno trebalo bi biti jasno da vodonik nije alternativni izvor energije, barem dok se ne realizuje način jeftine proizvodnje. A mitovi o svijetloj budućnosti energije vodonika samo su jedan od načina borbe velike korporacije između sebe.

Ali još uvijek možete pokušati - generator vodonika za automobil

Unatoč tako sumornom zaključku o vodikovoj energiji u industrijskim razmjerima, možete pokušati iskoristiti opciju proizvodnje takozvanog smeđeg plina direktno na automobilu. U suštini, ovo je isti vodonik, rezultat elektrolize vode, samo na mašini. Montira se ispod haube posebna instalacija, generator vodonika, napajan iz mreže na vozilu.

Jasno je da će se, pod jednakim uslovima, smanjiti snaga utrošena na kretanje, a dio energije dodatno će se trošiti na proizvodnju plina. Ali rezultati dobijeni brojnim testovima to pokazuju slična instalacija omogućava vam uštedu do trideset posto benzina.

Kako takav generator radi može se vidjeti na slici. Primjer izrade njegove najjednostavnije verzije prikazan je u videu

I

Zasnovan je na metalnim elektrodama, od kojih su neke spojene na pozitivnu, a neke na negativnu stranu. Voda se sipa unutra (plava strelica) i Brownov gas izlazi iz posude (plava strelica). Kroz crijevo se plin dovodi do usisne cijevi motora s unutrašnjim sagorijevanjem.

Kako se takva instalacija zapravo nalazi ispod haube može se vidjeti na fotografiji.

Ovaj mali braon generator gasa omogućit će vam da bilo koji automobil učinite malo bližim kreacijama Toyote ili BMW koncerna, uz uštedu na benzinu.

Istina, sporovi oko toga da li vlasnik ima koristi od takvog uređaja ne jenjavaju. Neki tvrde da je generator vrijedan toga, drugi, koristeći formule i druge argumente, dokazuju da je to mit, a zapravo nema koristi od generatora vodika.

Vodonik se smatra gorivom budućnosti, ali da li je tako? Mnogo je izazova za njegovu široku upotrebu, i iako se u tom pravcu ulažu značajni napori od strane vodećih proizvođača automobila kao što je Toyota, postoje sumnje da će vodonik moći zamijeniti benzin u bliskoj budućnosti. Ali postoji mišljenje da ako koristite najjednostavniji Brown plinski generator, onda je sasvim moguće uštedjeti benzin na svom automobilu bez čekanja na dolazak energije vodika.

Prije ili kasnije, rezerve nafte širom svijeta će nestati. Naravno, malo je vjerovatno da će se to dogoditi sutra, ali danas su cijene goriva na bazi nafte značajno porasle. Ova činjenica je postala dobar poticaj za programere koji smišljaju gorivo budućnosti. Štaviše, to ne bi trebalo biti samo gorivo, već, po mogućnosti, obnovljivo gorivo. Mnogi su sigurni da je auto na vodonik igračka. Da vidimo da li je ovo istina.

Gorivo budućnosti

O takvom gorivu davno je pisao poznati pisac Jules Verne u svojim avanturističkim romanima. U jednom od svojih romana na temu alternativnih izvora energije, pisac je rekao da će energent biti obična voda. I tako se dogodilo. Da, ovo nije fikcija.

Voda, tačnije, jedna od njenih komponenti - vodonik - nije samo prvi hemijski element. Takođe je izvor energije za budućnost. I zamislite, ova budućnost je već vrlo blizu.

Danas japanske kompanije proizvode motore koji rade samo na ovu vrstu goriva. iz Toyote - prvog serijskog automobila na svijetu opremljenog ovim motorom.

Auto je limuzina sa četvoro vrata. Ima Električni motor sa snagom od 151 ks. With. Možete pitati, kakve veze ima vodonik s tim, pošto je motor električni? Hajde da to shvatimo.

Toyota Mirai tehnologije

Elektromotor se napaja posebnim pretvaračem. I već prima energiju direktno iz vodonika. Plin se nalazi u rezervoarima automobila pod visokim pritiskom. Kontejneri su napravljeni od

Ali za reakciju je i dalje potreban kiseonik. Da, jeste. Auto dobija kiseonik direktno iz hladnjaka tokom vožnje. Jedno punjenje dva rezervoara vodonikom biće dovoljno za prelazak do 480 km automobilom. Punjenje traje samo 3 minute. Za to vreme u rezervoare automobila biće napunjeno 170 litara gasa. U prosjeku, auto na vodik će potrošiti oko 4,7 litara na 100 km.

Kako radi?

Kada vodonik reagira s kisikom, dolazi do burne kemijske reakcije koja proizvodi električnu energiju. Pohranjuje se u bateriju. Automobil je pokrenut sinhroni motor naizmjenična struja.

Tehničke karakteristike "japanca"

Maksimalna brzina koju može postići automobil na vodonik je 180 km/h. Automobil može da ubrza do 100 km za samo 9 sekundi.

Osim što možete voziti "japanca" bez štete po okolinu, ovaj automobil se može koristiti i kod kuće kao elektrana. Inženjeri i dizajneri koji su učestvovali u razvoju novog proizvoda tvrde da se uz pomoć ovakvog sistema strujom napaja čitava kuća. Dakle, možete ga slobodno koristiti 5 dana.

Popusti na gorivo za kupce

Oni stanovnici Japana i Sjedinjenih Država koji kupe auto na vodik će dobiti veliki popusti I besplatno dopunjavanje goriva njihove automobile. Autori grandioznog projekta uvjereni su da će biti uspješni. Međutim, drugi proizvođači automobila ne sjede skrštenih ruku. A potrošači bi uskoro mogli imati veći izbor vozila na alternativno gorivo.

Sjajno i strašno

O činjenici da vodonik može postati broj 1 po pitanju alternativnih goriva priča se već duže vrijeme. Čak i prije ekonomske krize 2008. godine, mediji su stalno objavljivali izvještaje o tome kako se na divan način može iskoristiti moć vodonika.

Svaki automobil pokretan vodonikom smatran je probojom, a njegovi tvorci su uzdignuti gotovo u red svetaca. Nespremni čitatelji i ljubitelji automobila samouvjereno su smatrali da je ovo pravi proboj, ali mora se reći da to nije tako.

prije 150 godina

Pravo stanje stvari je malo drugačije od onoga što se piše u blogovima posvećenim alternativne energije. Vodonik se u ovom svojstvu koristi oko 150 godina. Auto na vodik je pomogao da se dobije rat.

Prvi motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji koristi ovo gorivo napravio je Lenoir 1860. Zatim, 1942. godine, došlo je do prilično masovnog prebacivanja svih automobilska tehnologija posebno na izvor energije vodika.

Ovo se desilo u opkoljen Lenjingrad. U početku je vodonik trebalo da se koristi u sistemima protivvazdušne odbrane za balone. Međutim, veliki ruski inženjeri uspjeli su promijeniti situaciju.

Kako je bilo?

Airbusovi su korišteni za zaštitu grada. Ovi leteći gumeni objekti, do vrha ispunjeni vodonikom, nisu dozvolili fašističkim avionima da izvode ciljanu vatru na grad.

Međutim, gumena zaštita vazduha imala je jedan veliki nedostatak. Zbog činjenice da je školjka Airbusa propuštala ovaj gas, Airbusi su se spustili. Umjesto vodonika, njegovo mjesto zauzele su razne vodene pare i drugi plinovi. Zbog toga su ponekad Airbusovi spuštani na zemlju, ventilirani i ponovo punjeni gorivom.

Za dopunu goriva u airbusove korišćena su vitla i kamioni na benzin GAZ AA. A pod blokadom, benzin je u Lenjingradu bio veoma skup. Rat je iscrpio zalihe, a Boris Šelits, koji je tada bio vojni tehničar, služio je na benzinskoj stanici ovih istih erbusova. Evo ga. Nije bilo benzina, odnosno potpuno. Pokušao je koristiti električna vitla za spuštanje letećih tijela. Međutim, ubrzo je nestalo struje. Isprobano je mnogo različitih alternativnih izvora energije.

Jednog dana, vojni tehničar je pomislio da se vodonik može koristiti i na druge načine osim jednostavnog puštanja u nebo. Na kraju krajeva, toplota koju ovaj gas proizvodi tokom sagorevanja je 4 puta veća od toplote uglja, 3 puta veća od toplote benzina i drugih naftnih derivata. Shelitz je tražio dozvolu za eksperiment, i ona mu je potpisana. Trebam li reći da se tako pojavio auto na vodonik?

Princip rada

Šema naučnika se svodila na povezivanje Airbusa pomoću crijeva na ulaznu granu motora automobila. Vodonik je išao direktno u cilindre, zaobilazeći karburator. Doziranje vodonika, kao i zraka potrebnog za reakciju, vršeno je korištenjem ventil za gas ili pedalu gasa.

Shelits je svoje prve eksperimente izveo na hladnoći. Motor je lako startovao, uprkos spoljnoj temperaturi. Motor je radio stabilno i dugo vremena. Istina, baloni su eksplodirali, a Shelitsa je bila šokirana. Nakon toga je izmišljen poseban sistem zaštite. Zasnovan je na vodenom zaptivaču, koji je spriječio da se smjesa zapali tokom bljeska u razdjelniku motora. Tako je auto na vodonik postao sigurniji.

Inače, nakon što je jedan od motora rastavljen, na njemu praktički nije bilo znakova habanja. U cilindrima nije bilo naslaga ugljenika, već samo vodene pare.

Vodonik spašava živote

Ovako izmišljena mašina za vodonik tokom rata pomogla je da se spasu mnogi životi, izdrže blokada, a sam Schelitz je dobio nagradu za ovaj razvoj, pa ju je čak i patentirao. Programer je nagrađen Crvenom zvezdom.

Vodikov taksi

Nakon rata, kada vodonika više nigdje nije bilo, počeli su zaboravljati na njega. Međutim, neki se još uvijek sjećaju kako je u Ukrajini, u Harkovu, postojao taksi, ali ne običan, već vodikov.

Uštedite uz Brown's Gas

U većini čak i najmodernijih automobila ICE gorivo gori daleko od optimalnog. Oko 60% mješavine zraka i goriva jednostavno se gubi u dubini izduvnog razvodnika. U kolektoru smjesa ne izgara u potpunosti, a istovremeno stvara i prilično otrovne izduvne plinove.

Može se koristiti generator vodonika. Ovo je fundamentalno nova oprema koja će vam omogućiti da značajno uštedite na gorivu u vašem automobilu. Većina ovih uređaja ima standardnu shemu kola. Međutim, direktni generator vodika za automobile raznih proizvođača mogu imati određene razlike.

Već duže vrijeme žele koristiti vodonik kao aditiv za gorivo. Ali tada nije bilo sistema za optimizaciju mešavine goriva i takozvanog smeđeg gasa, koji je dovođen u cilindre.

Generator vodika za automobil koristi princip elektrolize u svom radu. Voda se ovdje koristi kao katalizator. Ali ne razlaže se na dvije komponente - kisik i vodonik. Moderni generatori ne koriste ništa više od smeđeg ili zelenog vodika. Ponekad se naziva vodeni plin ili oksivodonik. Njegova formula je HHO. Njegova razlika je u tome što je potpuno siguran i ne eksplodira. Osim toga, sav proizvedeni plin u potpunosti će ući u cilindre.

Takvi generatori se sastoje od uređaja koji proizvodi elektrolizu i posude. Procesom elektrolize upravlja poseban modulator. Kod motora s ubrizgavanjem, dizajn također uključuje optimizator. Omogućava vam da automatski prilagodite omjer mješavine goriva i zraka sa smeđim plinom.

Vrste katalizatora

Uređaji koji se koriste u elektrolizerima su jednostavni, sa razdvojenim ćelijama i suvi.

U prvom slučaju, elektrolizator ima najjednostavniji i najjednostavniji primitivni dizajn. Kontrola je također vrlo jednostavna. Uređaj može isporučiti do 0,7 litara plina u minuti. Namijenjen je za automobile sa zapreminom motora do 1,4 litara.

Katalizator sa odvojenim tipom ćelije je već nešto efikasnije. Ovdje, zajedno sa opremom, postoji sve što vam treba softver. Uređaj može isporučiti oko 2 litre u minuti. Ovaj uređaj ima maksimalnu efikasnost.

Uređaj suvog tipa koristi se uglavnom na mašinama sa prilično dugim radnim ciklusima. Njegov učinak je prosječan. Zavisi koliko je ploča u ovom dizajnu. Pošto su ploče otvorenog rasporeda, moguće je obezbediti dobro hlađenje.

Kako napraviti gorivnu ćeliju za automobil?

Goriva ćelija ili uređaj koji će proizvoditi vodonik iz vode i biti postavljen na automobil može se napraviti samostalno. Nastali plin se tada mora dopremiti usisna grana. Na ovaj način možete postići značajno smanjenje potrošnje goriva, au nekim slučajevima možete povećati snagu automobila.

Nadogradnja generatora

Da biste poboljšali sistem proizvodnje vodonika, dodajte još jedan rezervoar ovom sistemu. Trebao bi biti nešto viši od prvog. Mogu se povezati pomoću cijevi. Na ovaj način možete efikasnije koristiti sistem.

Elektronska jedinica

Ovaj dio generatora možete i sami sastaviti, pogotovo ako imate znanja iz elektronike. Ako nemate takva znanja i vještine, onda je bolje obratiti se stručnjacima iz ovih područja. Upravljačka jedinica mora automatski promijeniti struju koja se dovodi do ploča, na osnovu brzine motora.

Snaga se može odrediti samo eksperimentalno. brzina u praznom hodu motora i pod opterećenjem. Elektronska jedinica mora primati informacije od senzora kontrolnog sistema automobila.

Nakon ugradnje ovog generatora, morate se još jednom uvjeriti da su sve veze ove strukture čvrste i pouzdane. Curenje je opasno ne samo zbog mogućnosti eksplozije, već će takva mašina dovesti do. Kao rezultat toga, učinak će biti izuzetno negativan. Ali općenito, takav auto na vodik, napravljen vlastitim rukama, omogućava vam da uštedite od 25% do 40% goriva.

Slična oprema i takvi načini uštede goriva već dugo se uspješno koriste širom svijeta. Poznati glumac Arnold Schwarzenegger dugo je vozio kombinovani automobil koji radi na benzin i vodonik. Auto je filmsku zvijezdu koštao 150 hiljada dolara. Potrošnja goriva na ovome kombinovani motor iznosi 5,8 litara na 100 km.

Danas bi takav automobil na vodonik u Rusiji takođe mogao biti veoma relevantan.

Dakle, saznali smo sve karakteristike i princip rada automobila na ovome ekološki oblik gorivo. Kao što vidite, ovo je vrlo realna alternativa današnjem benzinu. I postoje nade da će u narednim decenijama čovečanstvo krenuti u novu fazu razvoja, gde će automobili na vodonik voziti ulicama.

Prodaja Toyote Mirai ("budućnost" na japanskom) - prvog serijskog automobila na svijetu sa vodoničnim motorom. Cijena novog artikla je 7.236.000 jena (oko 61.100 dolara), a japanska vlada je subvencionirala kupovinu za 2,02 miliona jena (nešto više od 17.000 dolara). Prema planovima kompanije, prodaja je trebala početi u proljeće 2015. godine, međutim, kako je broj prednarudžbi premašio očekivanja, odlučeno je da se datum pomjeri na raniji datum.

Mirai je limuzina sa četiri vrata koju pokreće električni motor sa 151 konjskom snagom. s., primajući energiju iz pretvarača, čiji je polazni materijal vodonik, pohranjenog u dva rezervoara od karbonskih vlakana pod pritiskom od 70 MPa. Kiseonik potreban za hemijsku reakciju dolazi direktno iz hladnjaka automobila dok se kreće. Jedno punjenje gorivom dovoljno je za domet od 480 km, a punjenje sa 5 kilograma (170 litara) vodonika traje oko 3 minute. Mirai ima najveću brzinu od 111 mph (oko 180 km/h) i ubrzava od 0 do 100 km/h za 9 sekundi.

Ispod haube Miraija

U Evropi će automobil biti zvanično predstavljen na Salonu automobila u Ženevi, a u Americi će prodaja početi krajem sledeće godine po ceni od 57.500 dolara (što je uporedivo sa zamisli Elona Muska - Tesla električni automobili) samo u Kaliforniji i to samo u količini od 200 primjeraka - dalje ovog trenutka U Sjedinjenim Državama nema pumpi za vodonik, a Toyota zajedno sa Air Liquideom planira da ih izgradi do početka prodaje - cijena jedne stanice je 7,2 miliona dolara , uzimajući u obzir sve popuste i državne subvencije, mogao bi biti 45.000 dolara.

Inside Mirai

Pored svoje direktne namjene, power point Automobil može poslužiti i kao neka vrsta kućne elektrane za dom: inženjeri tvrde da uz pomoć sistema za izvlačenje snage koji su razvili, prosječna japanska kuća može se napajati proizvedenom električnom energijom 5 dana. Zanimljivo je primijetiti da je pomisao na ovo nestandardna upotreba Automobil je nastao zbog značajnih rizika od katastrofa u Japanu, kada cijeli gradovi ostaju bez struje zbog cunamija.

Bez obzira na to da li Elon Musk ima razloga za brigu, TASS, pozivajući se na bivšeg ministra Saudijske Arabije Ahmeda Zakija Yamanija, napominje da se "era nafte bliži kraju":

Kao rezultat proliferacije alternativnih izvora, potražnja za naftom će se smanjiti. U oblasti proizvodnje električne energije već je zamjenjuju nuklearne i vjetroelektrane. Nafta je i dalje potrebna za transport, ali potražnja i tamo opada zbog sve većeg širenja hibridnih i električnih automobila. Naftna era će konačno završiti ako bude moguće praktično implementirati vodonično gorivo i jeftina za proizvodnju."

kaže stručnjak.

03.02.2016

Resursi naše planete nisu beskrajni, uključujući i rezerve „crnog zlata“ (nafta). Uprkos padu svjetskih cijena i dostupnosti određenih rezervi, svijest o važnosti alternativa ne napušta umove mnogih umova čovječanstva. Proći će godine, a svijet će se suočiti s nedostatkom energetskih resursa.

Ali buduće nestašice nafte nisu jedini razlog za traženje novih opcija. Ljudi su počeli razmišljati o budućnosti naše planete i očuvanju životne sredine. U tom kontekstu započeo je razvoj hidrogenskih motora - uređaja koji mogu raditi na neiscrpnom, pristupačnom i sigurnom gorivu.

Suština problema

Jedan od glavnih problema su, naravno, emisije u atmosferu. U 2015. godini oko trećine svih emisija CO2 dolazilo je od vozila (prvenstveno automobila). Prema rezultatima istraživanja, do 2050. godine emisija ugljičnog dioksida će se samo povećati (zajedno s povećanjem voznog parka).

Osim CO2, postoji još jedan problem - azotni oksidi, koji negativno utiču na zdravlje i dovode do raznih problema sa respiratornim sistemom ljudi. Naučnici su već uspjeli dokazati da je jedan od uzroka astme dušikov oksid.

Važan problem je rast cijena energije. Kao što je praksa pokazala, povećanje ili smanjenje cijene nafte ne utječe mnogo na cijenu goriva. Benzin (dizel) je i ostaće skup. Ako cijena padne, to će biti samo u maloj mjeri. U tom kontekstu, potrebno je tražiti alternativu koja može dati nezavisnost u energetskom sektoru.

Priča

Gotovo polovina svjetske nafte koristi se za proizvodnju goriva za automobile. Vodik kao zamjena za klasično “crno zlato” se već dugo razmatra. Razlog je jednostavan - na planeti ima dovoljno rezervi ove supstance da "hrani planetu" hiljadama godina. Osim toga, vodonik je lako izolirati iz vode, tako da nema problema s pronalaženjem resursa. Jedina poteškoća je transport i skladištenje, ali ti problemi se već rješavaju.

Prva instalacija na vodik pojavila se 1841. godine (govorimo o patentiranoj verziji). Samo 11 godina kasnije, Nemačka je uspela da napravi motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji bi mogao da radi na mešavini dva elementa - vodonika i vazduha. Hindeburg zračni brod, poznat svijetu, imao je motor koji je radio na rasvjetni plin (sastav mu je bio pola vodonika). No, nakon tragedije zračnog broda 1937. i smrti 37 ljudi, interesovanje za vodonik kao gorivo privremeno je izgubljeno.

Ali već 70-ih godina 19. stoljeća, programeri su se ponovo vratili stvaranju hidrogenskog motora. U sadašnjoj fazi se na najvišem nivou govori o važnosti unapređenja i aktivne implementacije ovakvih tehnologija. Popularnost je također posljedica rasta cijena naftnih derivata, što mnoge zemlje tjera da traže prave i pristupačne alternative.

Ideju o stvaranju hidrogenskog motora ne samo da su preuzeli, već su i implementirali popularni proizvođači kao što su Honda Motors, General Motors, Ford, BMW i drugi.

Vrste automobila na vodik

Ako uzmemo u obzir postojeće automobile na vodik, onda se među njima mogu razlikovati tri glavne grupe:

Vozila s konvencionalnim motorom koji može raditi na vodik ili vodikovu kompoziciju.Ovi tipovi automobila su univerzalni, odnosno mogu raditi na čistom vodiku ili korištenjem vodonika kao aditiva za gorivo. Posebnost takvih automobila je visoki nivo Učinkovitost (u slučaju miješanja s gorivom za skoro 15-20%). Druga pozitivna točka je čišćenje ispušnih plinova. Konkretno, smanjenje ugljičnog monoksida i ugljikohidrata je smanjeno za skoro 50%, a dušikovih oksida za 500%. Takvi automobili se proizvode iu inostranstvu iu zemljama ZND. Štaviše, prva vozila pojavila su se otprilike 80-ih godina prošlog stoljeća.

Strojevi na električni pogon.Takva vozila se nazivaju "hibridi". Njihova karakteristika je da točkove pokreće električni pogon koji se napaja baterijom. Posebnost hibridni motor- sposobnost rada i na običnom vodiku (čista smjesa) i na mješavini sa klasičnim gorivom. Prva opcija je isplativija i ekonomski isplativija. Ukupna efikasnost automobila sa električnim motorom može dostići 95%. U poređenju sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem i njihovim 30-35%, tako visok parametar je zaista neverovatan. Dakle, prelazak na vodonik može povećati efikasnost motora za skoro tri puta. Ali ni ovdje nije sve savršeno. Čak i baterija i njeno punjenje zahtijevaju gorivo, tako da će štetne emisije i dalje biti prisutne. Da bi se u potpunosti uklonila štetna isparenja, kreiran je tip hidrogen motora o kojem se govori u nastavku.

Automobil na vodik koji ima električni motor koji pokreće primarno gorivo.Prema teoriji, takva jedinica može raditi na mješavini vodonika i zraka. Efikasnost uređaja može dostići 85%. Ali ovo je u teoriji. U praksi je postignuto samo 75%. U urbanim uslovima, takvo vozilo ima mnogo prednosti u odnosu na obični automobili(prvenstveno u odnosu na troškove goriva).

Kako radi?

Radni dijagram automobila na vodik je sljedeći:

klip se kreće odozgo prema dolje, otvarajući ispušni ventil;
pritisak u komori za sagorevanje postaje jednak atmosferskom pritisku;
kada klip dosegne donju tačku, komora je zapečaćena;
izduvni ventil se zatvara i ubrizgavanje se odvija kroz ventile za dovod goriva mješavina goriva(detonirajući gas);
tokom sagorevanja smeše, pritisak u komori se povećava; ova sila je dovoljna za otvaranje nepovratnih ventila ugrađenih u glavu cilindra i oslobađanje produkata izgaranja;
pritisak se smanjuje, što dovodi do zatvaranja nepovratni ventili i zaptivanje komore za sagorevanje;
djelovanje stvorenog pritiska pomaže da se klip pomakne i vrati u prvobitno mjesto;
čim klip dostigne gornji položaj, usisni ventili se ponovo otvaraju i tako dalje.

Kao rezultat toga, princip rada motora na vodik se ne razlikuje od konvencionalnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Jedina razlika je u korištenom gorivu.

Što se tiče primanja potreban gas, onda se to može dogoditi na nekoliko načina. Jedna od njih je elektroliza vode.

Gore opisana shema je najjednostavnija, ali funkcionira. Istovremeno, vodonik se takođe može koristiti u konvencionalnom motoru sa unutrašnjim sagorevanjem. Prednost takve zamjene je brzo sagorijevanje goriva i povećanje ukupnih performansi vozila.

Preporučuje se dodavanje tečnih para pogonska jedinica već na postojeće vodonično gorivo. Nakon rada na vodik, motor se zapravo čisti od naslaga ugljika i raznih "sprejeva". Ali postoji također negativnu stranu. Uz naslage ugljika, vodonik ispire i postojeći uljni film. Kao rezultat toga, resurs jedinice za napajanje može se smanjiti.

Da biste konvencionalni motor pretvorili u vodikovo gorivo, vrijedi izmijeniti ispuh i sistem ventila. Osim toga, potrebno je zamijeniti i klipove, koje moraju imati keramički premaz. Ako napravite takve izmjene, onda definitivno neće biti problema s podmazivanjem ili hrđom.

Prednosti i nedostaci

Možemo dugo raspravljati o svim izgledima za vodonične motore, ali prva stvar s kojom uvijek treba početi je proučavanje prednosti i nedostataka dizajna.

Prednosti motora na vodik uključuju:

Visok nivo ekološke prihvatljivosti je jedna od glavnih prednosti, koja je i dalje glavna pokretačka snaga ove inovacije. Sam vodonik je zaista ekološki prihvatljivo gorivo. Kao rezultat njegovog sagorijevanja pojavljuje se samo voda. To je lako vidjeti na primjeru jednostavne hemijske formule - 2H2 + O2 = 2H2O. Mnogi ljudi će to pomisliti kada voze auto na vodik iz auspuha Normalna voda (para) će iscuriti. Ovo nije sasvim tačno. Ne smijemo zaboraviti da motor sadrži i ulje ili antifriz, koji može ući u komoru za sagorijevanje, a zatim i u izduv automobila. Ali za naučnike to nije problem - oni već rade na otklanjanju nedostatka. Možda u bliskoj budućnosti sagorijevanje nafte neće dovesti do pogoršanja kvaliteta emisije, a voda koja nastaje izgaranjem mogla bi se sakupljati elektrolizom;

Moguće je koristiti dvije vrste goriva odjednom - benzin i vodonik. Jedina stvar koja je neophodna za to je ugradnja dva odvojena kontejnera. Ako želite, možete odabrati vrstu goriva koja je najrelevantnija u određenom trenutku;

Visoka efikasnost, koja je 200% veća od one kod konvencionalnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem i 150% veća od one kod dizel motora;

Više nizak nivo buka tokom rada;

Stručnjaci se slažu da će za 30-40 godina vodonik u potpunosti pokriti sve potrebe za gorivom;

U svakom pogledu, vodonik je idealna mješavina za korištenje kao gorivo. Ima neograničene količine ako običnu vodu smatramo sirovinom.

Nedostaci hidrogen motora:

Da bi se osigurao pravilan rad motora na vodik, potrebne su snažne baterije, ukupna tezinašto može biti prilično ozbiljno. Kao rezultat, ukupna težina vozila postaje veća;

Vodikove gorive ćelije su skupe, što sam transport čini skupljim. Aplikacija vodonični elementi neizbježno dovodi do povećane opasnosti od požara i eksplozije;