Mēs iedarbinām parasto iekšdedzes dzinēju ar ūdeņradi. Kāpēc mēs nekad nebrauksim ar ūdeņraža automašīnām

Ūdeņradis (H2) ir alternatīva degviela, ko iegūst no ogļūdeņražiem, biomasas, atkritumiem. Ūdeņradis tiek ievietots degvielas šūnās (kaut kas līdzīgs degvielas tvertnei), un automašīna pārvietojas, izmantojot ūdeņraža enerģiju.

Lai gan ūdeņradis tiek uzskatīts tikai par alternatīvu nākotnes degvielu, valdība un rūpniecība strādā pie tīras, rentablas un drošas ūdeņraža ražošanas. elektromobiļi uz kurināmā elementiem (FCEV). FCEV jau ienāk tirgū reģionos, kur ir maz infrastruktūras ūdeņraža uzpildei. Tirgus attīstās arī īpašiem transportlīdzekļiem: autobusiem, pārvietošanas iekārtām (piemēram, iekrāvēji), zeme palīgiekārtas, vidējas un lielas kravas automašīnas.

Dīleru tīklos pamazām parādās ūdeņraža transportlīdzekļi Toyota, GM, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz. Šādas automašīnas maksā aptuveni 4-6 miljonus rubļu (Toyota Mirai - 4 miljoni rubļu, Honda FCX Clarity - 4 miljonus rubļu).

Ir pieejami ierobežoti izdevumi:

• BMW Hydrogen 7 un Mazda RX-8 ūdeņradis - divu degvielu (benzīns / ūdeņradis) automašīnas. Tiek izmantots šķidrais ūdeņradis.
• Audi A7 h-tron quattro ir elektrisks ūdeņraža hibrīda vieglais automobilis.
• Hyundai Tucson FCEV
• Ford E-450. Autobuss.
• Pilsētas MAN autobusi lauvu pilsēta autobuss.

Piedzīvo:

• Ford Motor Company - Focus FCV;
• Honda - Honda FCX;
• Hyundai Nexo
• Nissan - X-TRAIL FCV (degvielas šūnas no UTC Power);
• Toyota - Toyota Highlander FCHV
• Volkswagen - atstarpi!;
• General Motors;
• Daimler AG - Mercedes-Benz A klase;
• Daimler AG - Mercedes-Benz Citaro (degvielas šūnas no Ballard Power Systems);
• Toyota - FCHV-BUS;
• Thor Industries - (degvielas elementi no UTC Power);
• Irisbus - (degvielas šūnas no UTC Power);

Apkārtējā vidē ir daudz ūdeņraža. To uzglabā ūdenī (H2O), ogļūdeņražos (metānā, CH4) un citās organiskās vielās. Ūdeņraža kā degvielas problēma ir tā ekstrakcijas efektivitāte no šiem savienojumiem.

Iegūstot ūdeņradi, atkarībā no avota atmosfērā nonāk kaitīgas vielas. vidi emisijas. Tajā pašā laikā automašīna, kas darbojas ar ūdeņradi, izdala tikai ūdens tvaikus kā izplūdes gāzes un siltais gaiss, tam nav izmešu.

Ūdeņradis KĀ ALTERNATĪVA DEGVIELA

Interese par ūdeņradi kā alternatīvu transporta degvielu ir saistīta ar:

• spēja izmantot kurināmā elementus nulles emisijas FCEV;
• vietējās ražošanas potenciāls;
• ātra automašīnu uzpilde (3-5 minūtes);
• patēriņa un cenas ziņā degvielas šūnas ir līdz pat 80 procentiem efektīvākas nekā parastais benzīns

Eiropā pilnas ūdeņraža tvertnes ar 4,7 kilogramu ietilpību degvielas uzpildīšanas izmaksas maksās 3369 rubļus (717 rubļus par kilogramu). Ar pilnu bāku Toyota Mirai nobrauc vidēji 600 kilometrus, kopā 561 rublis uz 100 kilometriem. Salīdzinājumam, 95. benzīna cena ir 101 rublis, t.i. 10 litri benzīna maksās 1010 rubļus vai 6060 rubļus par 600 kilometriem. Cenas 2018. gadam.

Dati no mazumtirdzniecības ūdeņraža uzpildes stacijām, ko apkopojusi un analizējusi Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija, liecina, ka vidējais FCEV uzpildīšanas laiks ir mazāks par 4 minūtēm.

Degvielas šūna, kas savienota ar elektromotoru, ir divas līdz trīs reizes ātrāka un ekonomiskāka nekā dzinējs iekšējā degšana darbojas ar benzīnu. Ūdeņradi izmanto arī kā degvielu iekšdedzes dzinējiem (BMW Hydrogen 7 un Mazda RX-8 ūdeņradis). Tomēr, atšķirībā no FCEV, šādi dzinēji izdala kaitīgus satiksmes dūmi, nav tik spēcīgi kā ūdeņradis un ātrāk nolietojas.

1 kilogramā ūdeņraža gāzes ir tikpat daudz enerģijas kā 1 galonā (6,2 mārciņas, 2,8 kilogrami) benzīna. Tā kā ūdeņradim ir zems tilpuma enerģijas blīvums, tas tiek uzglabāts uz kuģa transportlīdzeklis saspiestas gāzes veidā. Automašīnās ūdeņradis tiek uzglabāts augstspiediena tvertnēs (degvielas šūnās), kas spēj uzglabāt 5000 vai 10 000 mārciņas uz kvadrātcollu (psi) ūdeņraža. Piemēram, FCEV, ko ražo autoražotāji un kas ir pieejami no izplatītājiem, jauda ir 10 000 psi. Mazumtirdzniecības dozatori, kas galvenokārt atrodas degvielas uzpildes stacijās, šādas tvertnes piepilda 5 minūtēs. Tiek izstrādātas arī citas uzglabāšanas tehnoloģijas, tostarp ūdeņraža ķīmiskā savienošana ar metāla hidrīdu vai zemas temperatūras sorbcijas materiāliem.

Ūdeņraža auto degvielas uzpildes staciju tikpat kā nav, sekojiet līdzi dinamikai - 2006. gadā pasaulē bija 140 DUS, bet 2008. gadā jau 175. Var just, ka 2 gados uzbūvētas 35 stacijas, no kurām atrodas 45%. ASV un Kanādā. Līdz 2018. gadam staciju skaits ir aptuveni 300 vienības. Ir arī mobilās stacijas un mājas stacijas, kuru precīzs skaits nav zināms.

KĀ DARBOJAS DEGVIELAS ŠONE

Sūknējot skābekli un ūdeņradi caur katodiem un anodiem, kas saskaras ar platīna katalizatoru, notiek ķīmiska reakcija, kuras rezultātā rodas ūdens un elektriskā strāva. Lai palielinātu 0,7 voltu lādiņu vienā šūnā, ir nepieciešams vairāku elementu (šūnu) komplekts, kas izraisa sprieguma palielināšanos.

Zemāk skatiet diagrammu, kā tiek izgatavota degvielas šūna.

KUR UZPILDĪT AUTOMAŠĪNAS AR ŪDEŅRAŽU

Ūdeņraža degvielas šūnu revolūcija nesāksies bez patērētājam pietiekama skaita ūdeņraža uzpildes staciju, tāpēc ūdeņraža uzpildes staciju infrastruktūras trūkums turpina kavēt ūdeņraža kā tehnoloģijas attīstību. Amerikāņi jau sen savās ielās ir redzējuši degvielas šūnu transportlīdzekļus, piemēram, Honda FCX Clarity, kas katru dienu pārvadā cilvēkus uz darbu un no tā. Kāpēc joprojām nav degvielas uzpildes staciju?

Mēs vēlamies atzīmēt, ka rakstā tiek apspriests Amerikas tirgus, jo Krievijā par ūdeņraža degvielu automašīnām vēl nav ko runāt, pie mums tādas vienkārši nav. Un iemesls nav naftas magnātu lobijā, vienkārši Krievijas ekonomika nav tā īstā, lai AVTOVAZ sāktu pētījumus šajā jomā. Japāna un Amerika, atšķirībā no Krievijas, jau ilgu laiku ir pētījušas šo alternatīvo degvielas avotu un ir gājušas tālu uz priekšu (pirmais ūdeņraža automobilis ASV parādījās 1959. gadā)

Vidējais amerikānis atkarībā no dzīvesvietas var nedaudz pagaidīt, līdz ieradīsies ūdeņraža uzpildes stacijas. Pirms pieciem gadiem sabiedriskā doma vienojās par to, ka "ūdeņradis auto ceļi' vadīs nākotni. Amerikas Savienotajās Valstīs stacijas bija plānots būvēt gar Kalifornijas piekrasti, no Meinas līdz Maiami.

ŪDEŅRAŽA UZPILDES STAČU IZVEIDES TENDENCE

Ziemeļamerika, Kanāda

Kopš 2005. gada Britu Kolumbijā (Kanādas rietumu provincē) ir uzbūvētas piecas stacijas. Kanādā vairs netiks būvēta stacija; projekts beidzās 2011. gada martā.

Savienotās Valstis

Arizona: ūdeņraža degvielas uzpildes stacijas prototips, kas uzbūvēts Fīniksā videi draudzīgā veidā, lai pierādītu šādu degvielas uzpildes staciju būvniecības iespējamību pilsētu teritorijās.

Kalifornija: 2013. gadā gubernators Brauns parakstīja likumprojektu par 20 miljonu dolāru finansējumu gadā 10 gadus 100 stacijām. Kalifornijas Enerģētikas komisija ir piešķīrusi 46,6 miljonus dolāru 28 stacijām, kuras jāpabeidz 2016. gadā, beidzot sasniedzot 100 staciju atzīmi Kalifornijas uzpildes tīklā. 2018. gada augustā Kalifornijā ir atvērtas 35 stacijas, un līdz 2020. gadam ir gaidāmas vēl 29 stacijas.

Havaju salas atklāja savu pirmo ūdeņraža staciju Hikamā 2009. gadā. 2012. gadā Aloha Motor Company atvēra ūdeņraža staciju Honolulu.

Masačūsetsa: Francijas uzņēmums Air Liquide 2018. gada oktobrī pabeidza jaunu ūdeņraža uzpildes staciju Mansfīldā. Vienīgā ūdeņraža uzpildes stacija Masačūsetsā atrodas Billerikā (40 243 iedzīvotāji), ūdeņraža degvielas šūnu uzņēmuma Nuvera Fuel Cells galvenajā mītnē.

Mičigana: 2000. gadā Fords gadā un Air Products atklāja pirmo ūdeņraža staciju Ziemeļamerika Dīrbornā, Mičiganas štatā.

Ohaio: 2007. gadā Ohaio štata universitātes pilsētiņā centrā automobiļu izpēte gadā atklāja ūdeņraža uzpildes staciju. Vienīgais visā Ohaio štatā.

Vērmonta: ūdeņraža stacija, kas uzbūvēta 2004. gadā Bērlingtonā. Projektu daļēji finansēja ASV Enerģētikas departamenta Ūdeņraža ūdens programma.

Āzija

Japāna: no 2002. līdz 2010. gadam Japānā JHFC projekta ietvaros tika ieviestas vairākas ūdeņraža uzpildes stacijas, lai pārbaudītu ūdeņraža ražošanas tehnoloģijas. 2012. gada beigās 17 ūdeņraža stacijas, 2015. gadā tika uzstādītas 19. Valdība plāno izveidot līdz 100 ūdeņraža stacijām. Budžetā tam bija atvēlēti 460 miljoni ASV dolāru, kas sedz 50% no investoru izdevumiem. JX Energy līdz 2015. gadam uzstādīja 40 stacijas un vēl 60 laika posmā no 2016. līdz 2018. gadam. Toho Gas un Iwatani Corp 2015. gadā uzstādīja 20 stacijas. Toyota un Air Liquide izveidoja kopuzņēmumu, lai uzbūvētu 2 ūdeņraža stacijas, ko tās pabeidza 2015. gadā. Osaka-gas uzbūvēja 2 stacijas 2014.-2015.gadā.

Dienvidkoreja: 2014. gadā Dienvidkoreja viena ūdeņraža stacija tika nodota ekspluatācijā vēl 10 stacijām, kas paredzētas 2020. gadā.

Eiropā

2016. gadā Eiropā darbojas vairāk nekā 25 stacijas, kas spēj uzpildīt 4-5 transportlīdzekļus dienā.

Dānija: 2015. gadā ūdeņraža tīklā bija 6 publiskās stacijas. H2 Logic, kas ir daļa no NEL ASA, būvē rūpnīcu Herningā, lai ražotu 300 stacijas gadā, katra spēj saražot 200 kg ūdeņraža dienā un 100 kg 3 stundās.

Somija: Somijā 2016. gadā darbojas 2+1 (Voikoski, Vuosaari) sabiedriskās stacijas, viena no tām ir mobila. Stacija trīs minūšu laikā piepilda automašīnu ar 5 kilogramiem ūdeņraža. Ūdeņraža rūpnīca darbojas Kokkolā, Somijā.

Vācija: 2013. gada septembrī darbojas 15 publiskās ūdeņraža stacijas. Lielāko daļu šo iekārtu, bet ne visas, pārvalda Clean Energy Partnership (CEP) partneri. Ar H2 Mobility iniciatīvu staciju skaitam Vācijā 2023. gadā vajadzētu palielināties līdz 400 stacijām. Projekta izmaksas ir 350 miljoni eiro.

Islande: Pirmā komerciālā ūdeņraža stacija tika atvērta 2003. gadā kā daļa no valsts iniciatīvas virzīties uz "ūdeņraža ekonomiku".

Itālija: kopš 2015. gada Bolcāno ir atvērta pirmā komerciālā ūdeņraža stacija.

Nīderlande: Nīderlande savu pirmo publisko degvielas uzpildes staciju atvēra 2014. gada 3. septembrī Rounē netālu no Roterdamas. Stacija izmanto ūdeņradi no cauruļvada no Roterdamas uz Beļģiju.

Norvēģija: 2007. gada februārī tika atklāta Norvēģijā pirmā Hynor ūdeņraža uzpildes stacija. Uno-X sadarbībā ar NEL ASA plāno līdz 2020. gadam uzbūvēt līdz 20 stacijām, tostarp staciju ar ūdeņraža ražošanu uz vietas no pārpalikuma. saules enerģija.

Apvienotā Karaliste

2011. gadā tika atvērta pirmā publiskā stacija Svindonā. 2014. gadā HyTec atvēra Londonas Hatonkrosas staciju. 2015. gada 11. martā Londonas ūdeņraža tīkla paplašināšanas projekts atvēra savu pirmo lielveikalu, kas atrodas ūdeņraža uzpildes stacijā Sensberijas Hendonā.

Kalifornija ir priekšā līknei, finansējot un būvējot ūdeņraža degvielas uzpildes stacijas FCEV. Līdz 2018. gada vidum Kalifornijā ir atvērtas 35 mazumtirdzniecības ūdeņraža stacijas, un vēl 22 dažādās būvniecības vai plānošanas stadijās. Kalifornija turpina finansēt infrastruktūras būvniecību, un Enerģētikas komisijai ir tiesības piešķirt līdz 20 miljoniem ASV dolāru gadā līdz 2024. gadam, līdz sāks darboties 100 stacijas. Ziemeļaustrumu štatos viņi plāno uzbūvēt 12 mazumtirdzniecības stacijas. Pirmais tiks atvērts līdz 2018. gada beigām. Nekomerciālās stacijas Kalifornijā un stacijas, kas uzceltas pārējā ASV, apkalpo pasažieru FCEV, autobusus, kā arī tiek izmantotas pētniecības un demonstrācijas nolūkos.

Ūdeņraža staciju uzturēšanas izmaksas

Ūdeņraža uzpildes stacijām nav tik vienkārši aizstāt plašo degvielas uzpildes staciju tīklu (2004. gadā 168 000 punkti Eiropā un ASV). Benzīna staciju nomaiņa pret ūdeņraža stacijām izmaksā pusotru triljonu ASV dolāru. Tajā pašā laikā ūdeņraža degvielas tīkla aprīkošanas izmaksas Eiropā var būt piecas reizes zemākas nekā elektromobiļu uzpildes tīkla cena. Vienas EV - stacijas cena ir no 200 000 līdz 1 500 000 rubļu. Ūdeņraža stacijas cena ir 3 miljoni USD. Tajā pašā laikā ūdeņraža tīkls atmaksāšanās ziņā joprojām būs lētāks nekā elektromobiļu staciju tīkls. Iemesls iekšā ātra degvielas uzpildes stacijaūdeņraža automašīnas (3 līdz 5 minūtes). Uz miljonu ūdeņraža kurināmā elementu transportlīdzekļu ir mazāk ūdeņraža staciju nekā uzlādes stacijas uz miljonu akumulatoru elektrisko transportlīdzekļu.

Turpmāk jautājums par ūdeņraža uzpildīšanu tiks izlemts cilvēkam atkarībā no viņa dzīvesvietas. Degvielas uzpildes stacijas uzpildīs automašīnas ar ūdeņradi, ko piegādās tankkuģi no lielajiem degvielas reformatoriem. Piegādes no šādiem uzņēmumiem nekādā ziņā nebūs zemākas par benzīna piegādi no naftas pārstrādes rūpnīcām. Nākotnē vietējās ūdeņraža rūpnīcas iemācīsies gūt labumu no vietējiem resursiem un atjaunojamiem enerģijas avotiem.

ŪDEŅRAŽA RAŽOŠANAS METODES

• metāna tvaika reformēšana un dabasgāze;
• ūdens elektrolīze;
• ogļu gazifikācija;
• pirolīze;
• daļēja oksidēšana;
• biotehnoloģija

Metāna tvaika reformēšana

Ūdeņraža atdalīšanas metode ar tvaika metāna riformingu ir piemērojama fosilajam kurināmajam, piemēram, dabasgāzei – to karsē un pievieno katalizatoru. Dabasgāze nav atjaunojams enerģijas avots, taču pagaidām tā pastāv un tiek iegūta no zemes dzīlēm. Enerģētikas departaments apgalvo, ka reformētajām ūdeņraža automašīnām ir uz pusi mazākas emisijas nekā ar benzīnu darbināmām automašīnām. Reformētā ūdeņraža ražošana jau ir pilnībā uzsākta, un šādā veidā ražot ūdeņradi ir lētāk nekā ūdeņradi no citiem avotiem.

Biomasas gazifikācija

Ūdeņradi iegūst arī no biomasas – lauksaimniecības atkritumiem, dzīvnieku atkritumiem un notekūdeņiem. Izmantojot procesu, ko sauc par gazifikāciju, biomasa tiek pakļauta temperatūras, tvaika un skābekļa iedarbībai, veidojot gāzi, kas pēc turpmākas apstrādes rada tīru ūdeņradi. "Lauksaimniecības atkritumu savākšanai ir veseli poligoni - gatavi ūdeņraža avoti, kuru potenciāls ir nepietiekami novērtēts un izšķērdēts," žēlo Ūdeņraža enerģijas un kurināmā elementu pētniecības asociācijas politikas direktors Džeimss Varners.

Elektrolīze

Elektrolīze ir ūdeņraža atdalīšanas process no ūdens, izmantojot elektrisko strāvu. Šī metode izklausās vienkāršāka nekā ķeršanās ar fosilo kurināmo un dzīvnieku izcelsmes atkritumiem, taču tai ir savi trūkumi. Elektrolīze ir konkurētspējīga jomās, kur elektrība ir lēta (Krievijā tas varētu būt Irkutskas apgabals - 8 elektrostacijas uz reģionu, 1 rublis 6 kapeikas par kilovatstundu).

Saules ūdeņraža stacijas Honda izmantojiet saules enerģiju un elektrolizatoru, lai atdalītu "H" no "O" uz H2O. Pēc atdalīšanas ūdeņradis tiek uzglabāts 34,47 MPa (megapaskāla) spiediena tvertnē. Izmantojot tikai saules enerģiju, stacija rada 5700 litrus ūdeņraža gadā (pietiekami daudz degvielas vienai automašīnai ar vidējo gada nobraukumu). Pieslēdzoties elektrotīklam, stacija saražo līdz 26 tūkstošiem litru gadā.

“Kad ūdeņradim būs sava niša degvielas tirgū un kad pēc tā būs pieprasījums, kļūs skaidrs, kāds ūdeņraža ieguves veids ir izdevīgs,” saka Džeimss Varners, Ūdeņraža enerģijas un kurināmā elementu pētniecības asociācijas politikas direktors. "Dažiem ūdeņraža iegūšanas veidiem būs nepieciešami jauni likumi, lai regulētu tā ieguvi. Ja pēc ūdeņraža ir pastāvīgs pieprasījums, jūs redzēsiet, ka sāks regulēt noteikumus par lauksaimniecības atkritumu un ūdens izmantošanu elektrolīzei.

Lielākā daļa no Amerikas Savienotajās Valstīs katru gadu atgūtā ūdeņraža tiek izmantota naftas pārstrādē, metālapstrādei, mēslošanas līdzekļu ražošanā un pārtikas pārstrādē.

ŪDEŅRAŽA AUTO TEHNOLOĢIJU SAMAZINĀŠANA UN TO ATTĪSTĪBA

Vēl viens šķērslis ūdeņraža automašīnu ražotājiem ir ūdeņraža tehnoloģiju izmaksas. Piemēram, degvielas elementu komplekts automašīnām līdz šim izmantoja platīnu kā katalizatoru. Ja jums bija jāiegādājas platīna gredzens savam mīļotajam, jūs zināt metāla augsto cenu.

Zinātnieki no Losalamos Nacionālās laboratorijas ir pierādījuši, ka šo dārgo metālu kā katalizatoru iespējams aizstāt ar biežāk sastopamiem – dzelzi vai kobaltu. Un Case Western Reserve universitātes zinātnieki ir izstrādājuši oglekļa nanocaurules katalizatoru, kas ir 650 reizes lētāks nekā platīns. Platīna kā katalizatora aizstāšana kurināmā elementos ievērojami samazinās ūdeņraža kurināmā elementu tehnoloģijas izmaksas.

Ar šo pētījumu, lai uzlabotu ūdeņraža kurināmā elementu, tas nebeidzas. Mercedes izstrādā tehnoloģiju, lai saspiestu ūdeņradi līdz 68,95 MPa (megapaskāļu) spiedienam, lai automašīnā ievietotu vairāk degvielas, izmantojot uzlaboto kā papildu enerģijas uzkrāšanu. "Ja viss noritēs labi, ūdeņraža automobiļu nobraukums būs vairāk nekā 1000 km." saka doktors Herberts Kolers, Daimler AG viceprezidents.

ASV Enerģētikas departaments apgalvo, ka degvielas šūnu transportlīdzekļu montāžas izmaksas pēdējo trīs gadu laikā ir samazinātas par 30 procentiem un pēdējā desmitgadē – par 80 procentiem. Kurināmā elementu kalpošanas laiks ir dubultojies, taču ar to nepietiek. Lai konkurētu ar elektriskajiem transportlīdzekļiem, degvielas šūnu kalpošanas laiks ir jāpalielina divas reizes. Pašreizējie ūdeņraža degvielas šūnu transportlīdzekļi darbojas aptuveni 2500 stundas (jeb aptuveni 120 000 km), taču ar to nepietiek. "Lai konkurētu ar citām tehnoloģijām, jums jāsasniedz vismaz 5000 stundu rezultāts," saka viens no kurināmā elementu ministru programmas zinātniskās padomes locekļiem.

Ūdeņraža degvielas šūnu tehnoloģiju attīstība samazinās automašīnu ražošanas izmaksas, vienkāršojot mehānismus un sistēmas, bet ražotāji iegūs tikai no sērijveida ražošanas. Šķērslis ūdeņraža automašīnu masveida ražošanai ir fakts, ka nav vairumtirdzniecības piegādes rezerves daļas transportlīdzekļiem ar ūdeņraža degvielas šūnu. Pat FCX Clarity automašīna, kas jau tiek ražota, netiek nodrošināta ar papildu rezerves daļām par vairumtirdzniecības cenām (viņi vienkārši neizmantoja meklēšanu no). Autoražotāji šo problēmu risina savā veidā, uzstādot ūdeņraža degvielas šūnas dārgi modeļi ripināšanai. dārgas automašīnas tiek ražoti mazākos daudzumos nekā budžeta, kas nozīmē, ka nav problēmu ar rezerves daļu piegādi tiem. “Mēs ieviešam ūdeņraža tehnoloģiju luksusa automašīnās un uzraugām, kā tā darbojas praksē. Kamēr tirgus aptver ūdeņraža automašīnas, kā tas bija pirms 10 gadiem ar hibrīdtehnoloģiju, autoražotāji paplašina ūdeņraža modeļus, virzoties uz leju vērtību ķēdē,” saka Stīvs Eliss, Honda degvielas šūnu transportlīdzekļu pārdošanas vadītājs.

DEGVIELAS ŠŪNAS AR ŪDEŅRAŽA DEGVIELU LAUKĀ

Sākot ar 2008. gadu, Honda sāka ierobežotu līzinga programma 200 FCX Clarity sedaniem, kas darbojas ar ūdeņraža degvielas elementiem. Rezultātā tikai 24 klienti no Dienvidkalifornijas, ASV, trīs gadus maksāja ikmēneša maksu 600 USD apmērā. 2011. gadā noma beidzās, un Honda pagarināja līgumus ar šiem klientiem un pievienoja jaunus pētījumu kampaņai. Lūk, ko uzņēmums uzzināja pētījuma laikā:

1. FCX Clarity vadītāji bez problēmām veica nelielus attālumus cauri un ap Losandželosu (Honda apgalvo, ka FCX darbības rādiuss ir 435 km).
2. Nepieciešamās infrastruktūras trūkums ir lielas neērtības īrniekiem, kuri dzīvo tālu no ūdeņraža degvielas uzpildes stacijām Kalifornijā. Lielākā daļa staciju atrodas netālu no Losandželosas, piesaistot automašīnas 240 kilometru zonai.
3. Vidēji gadā autovadītāji nobrauca 19,5 tūkstošus km. Viens no pirmajiem nomniekiem tikko pārsniedzis 60 000 km robežu.
4. Tirgotāji, kas nomā FCX Clarity transportlīdzekļus, ir īpaša apmācība"Kā apmācīt klientus rīkoties ar ūdeņraža automašīnu." "Pārdevējiem tiek uzdoti jautājumi, ko viņi nekad nav dzirdējuši," saka pārdošanas un mārketinga vadītājs Honda automašīnas ar degvielas šūnām, Stīvs Eliss.

VAI ŪDEŅRAŽA PROGRAMMA IEGŪS VALDĪBAS ATBALSTU?

Automašīnu ražotāji un uzpildes tīklu būvētāji ir vienisprātis, ka izmaksu samazināšana īstermiņā bez valdības iejaukšanās neizdosies. Tomēr ASV tas šķiet maz ticams, ņemot vērā visas aprakstītās štatu un ministriju vietējās administrācijas skaidras naudas iepludināšanas.

Ar enerģētikas sekretāru Stīvenu Ču Obamas administrācija vairākkārt ir mēģinājusi samazināt finansējumu ūdeņraža kurināmā elementu attīstības programmai, taču līdz šim Kongress visus šos samazinājumus ir atcēlis.

Ūdeņraža atbalstītājiem koncentrēšanās uz akumulatoru tehnoloģiju šķiet tuvredzīga. "Šīs ir papildu tehnoloģijas," saka Stīvs Eliss, Honda pārstāvis. Piemēram, FCX izstrādātā tehnoloģija ir ieviesta arī Fit elektromobilī. "Mēs uzskatām, ka ūdeņraža kurināmā elementi apvienojumā ar elektriskajiem transportlīdzekļiem pārspēj visus alternatīvos enerģijas avotus, lai vadītu šo desmitgadi."

Neapmierinātie un tie, kas maksā no savas kabatas par jaunu degvielas uzpildes staciju celtniecību. Viņi saka, ka neatteiktos no valdības palīdzības, kamēr nepalielināsies pieprasījums pēc ūdeņraža degvielas un nesamazināsies atjaunojamo energoresursu izmaksas.

Toms Salivans tik ļoti tic enerģētiskajai neatkarībai, ka visu naudu, ko saņēma no lielveikalu ķēdes, ieguldīja SunHydro, uzņēmumā, kas ražo ūdeņradi. degvielas uzpildes stacijas ieslēgts saules paneļi. Toms uzskata, ka mērķtiecīga nodokļu samazināšana varētu mudināt uzņēmējus investēt ar saules enerģiju darbināmu ūdeņraža staciju celtniecībā. "Ir nepieciešams stimuls, lai cilvēki ieguldītu šādos uzņēmumos," saka Toms. "Pie pilna prāta cilvēki, visticamāk, neieguldīs līdzekļus ūdeņraža uzpildes staciju būvniecībā."

Honda Stīvam Elisam šis jautājums ir gan praktisks, gan politisks. "Ūdeņraža degvielas tehnoloģija palīdz sabiedrībai ietaupīt degvielu un saudzē vidi," saka Stīvs. "Ja tā, vai sabiedrība pati sev palīdzēs pāriet uz alternatīvām degvielām?"

Mīnuss alternatīvi avoti degviela, kas jau tiek izmantota automašīnās, piemēram, augu eļļa (vairāk par to šeit) vai dabasgāze, jo tās atšķirībā no ūdeņraža degvielas nav atjaunojamas.

KOPĀ

Ūdeņraža degvielas trūkumi:

• ūdeņraža ražošana vēl nav perfekta un piesārņo vidi;
• ūdeņraža uzpildes staciju tīkla sakārtošana ir dārga (pusotrs triljons ASV dolāru);
• automašīnu īpašnieki ir piesaistīti degvielas uzpildes stacijām (jūs esat Kalifornijas štata ķīlnieks, jūs nevarat iet tālāk).

plusi ūdeņraža degviela:

• ūdeņraža automašīnām ir nulle izmešu, mēs saudzējam dabu;
• ātra degvielas uzpildīšana (no 3 līdz 5 minūtēm);
• ekonomiski ūdeņradis pārspēj benzīna automašīnas par degvielas patēriņa cenu (600 km par 3369 rubļiem ar ūdeņradi pret 6060 rubļiem braucienā ar benzīnu).

Un tagad ir pienācis laiks zinātnes video!

Ūdeņradis jau sen tiek uzskatīts par, iespējams, labāko benzīna aizstājēju. Tas nav pārsteidzoši, jo, sadedzinot, izdalās ūdens, nevis kaitīgas vielas. Tas ir tikai, neskatoties uz visām acīmredzamajām priekšrocībām, strīdi un diskusijas par ūdeņraža automašīnu joprojām turpinās. Un tas neskatoties uz to, ka daudzas korporācijas, Toyota, BMW, Ford, pastāvīgi strādā pie šādas gāzes izmantošanas kā enerģijas avota automašīnas vadīšanai.

Ūdeņraža rūpnīca automašīnai, kas to visu aizsāka

Saskaņā ar vēsturisko informāciju pirmais ICE dzinējs bija ūdeņradis, lai gan dažreiz tika izmantota arī apgaismojuma gāze. Taču šāda dzinēja uzlabošana prasīja vēl daudzus gadus, un tikai 1859. gadā tika uzbūvēts pirmais pašgājējs ratiņš, kuram par degvielu kalpoja minētās gāzes. Tātad tā var teikt moderns transports sākās ar ūdeņraža darbināmu auto. Lai gan nākotnē viņš piekāpās benzīnam.

Ir zināmi vairāki gadījumi, kad parastās degvielas trūkuma gadījumā ūdeņraža ģenerators nodrošināja automašīnu ar degvielu. Tomēr, neskatoties uz visām šāda enerģijas avota priekšrocībām, tas nav atradis plašu pielietojumu, lai gan daudzas automobiļu korporācijas, piemēram, Toyota, strādā pie iespējas izveidot automašīnu ar ūdeņraža degvielu, un man jāsaka, ka ne bez panākumiem. .

Par ūdeņraža dzinējiem

Vairākas dažādas iespējas kāds varētu būt šāds motors un kas varētu būt tā darbības pamatā.

Ūdeņraža sadedzināšana

Šis ir parasts iekšdedzes dzinējs, kas darbojas tieši ar ūdeņradi vai tā maisījumu ar benzīnu. Šādas piedevas rezultātā uzlabojas maisījuma sadegšana, palielinās motora efektivitāte, un degšanas laikā samazinās oglekļa monoksīda saturs. Tomēr automašīnas dizainā ir jāievieš tvertne ūdeņraža un šķidrā ūdeņraža uzglabāšanai. Un tas nepalielina vietu bagāžniekā un nepalielina drošību sadursmēs.

Šo ūdeņraža izmantošanas principu BMW īsteno, un uzņēmums par galveno uzdevumu uzskata iespēju izmantot jebkura veida degvielu (benzīnu, ūdeņradi). Vairāki paraugi jau ir izveidoti un ilgstoši veiksmīgi darbojas, strādājot pie līdzīgu principu. Tiesa, šajā gadījumā galvenokārt paliek trūkumi, kas raksturīgi parastai automašīnai.

degvielas šūnas

Vēl viens ūdeņraža izmantošanas veids ir degvielas šūnā. Tās dizains ir parādīts attēlā.

Ūdeņraža un skābekļa molekulu iziešanas caur anodu un katodu un to mijiedarbības rezultātā veidojas ūdens un elektriskā strāva. Ja pievienojat vairākus no šiem elementiem, jūs iegūstat sava veida ģeneratoru, kas nodrošina elektromotora darbību. Būtībā šādi elektroķīmiskais ģenerators elektriskā strāva.

Šo iespēju būvēt automašīnu, kas izmanto ūdeņradi kā degvielu, ievieš Toyota. Viņa plāno pāriet no prototipu ražošanas uz sērijveida ražošana degvielas šūnu elektriskie transportlīdzekļi. Saskaņā ar ziņojumiem Toyota ūdeņraža automašīnai vajadzētu būt sērijveida ražošanai no 2015. gada.

Vai ūdeņradis tiešām ir tik labs?

Tiek uzskatīts, ka ūdeņraža izmantošanas automašīnas vissvarīgākā priekšrocība ir tās videi draudzīgums. Ir vispāratzīts, ka ūdeņraža sadegšanas laikā oglekļa monoksīda un citu vietā kaitīgās vielas parādīsies ūdens, precīzāk ūdens tvaiki. Tomēr tas neizmanto tīru skābekli, bet gaisu, kas ietver slāpekli. Tā rezultātā sadegšanas kamerā veidojas slāpekļa oksīdi. Un to ietekme uz vidi var būt daudz sliktāka nekā parastajām izplūdes gāzēm.

Turklāt jāņem vērā, ka ūdeņraža iekļūšana iekšdedzes dzinēja karstajās daļās var izraisīt tā aizdegšanos. Tāpēc vispiemērotākā šādas degvielas izmantošanai ir rotācijas dzinējs, kurā gāze nonāk aukstajā daļā un pēc tam tiek destilēta karstajā daļā.

Kopumā ir ļoti liela diskusija par jautājumu, vai ūdeņraža automašīnai ir tiesības pastāvēt. Šeit ir vairākas problēmas, bez kuru risināšanas nav jēgas runāt par šādas tehnoloģijas nākotni. Jāņem vērā, ka vispirms ir jāiegūst ūdeņradis, kam nepieciešama sava veida uzstādīšana. Tās ražošanas avots var būt ūdens vai metāns.

Šeit rodas viena no galvenajām problēmām.

• Metāns pats par sevi ir labs enerģijas nesējs, un ir diezgan neracionāli to pakļaut papildu apstrādei, lai vēlāk sadedzinātu gatavo produktu, metānu var sadedzināt uzreiz bez papildu izmaksām.
• Ar ūdeni attēls ir vēl interesantāks. Lai iegūtu vienu kubikmetru ūdeņraža, nepieciešams iztērēt četras reizes vairāk elektroenerģijas, nekā var saražot, sadedzinot šo gāzes daudzumu.
• Jāņem vērā, ka ūdeņraža ražošanas laikā radīsies kaitīgo vielu emisijas, un nav zināms, kas būs labāks. Tā vietā, lai izdalītu automašīnu izplūdes gāzes, saņemot gāzi, radīsies viņu pašu atkritumi.
• Turklāt uzglabāšanas jautājums ir ļoti problemātisks. Tas vēl nav atrisināts, ūdeņradis spēj iekļūt caur jebkuru materiālu, un tas ir jāuzglabā šķidrā veidā, un tās ir papildu izmaksas, nevis mazas, kas jāpieskaita tām, kas rodas ražošanas posmā. Un, kad gāze noplūst, veidojas sprādzienbīstams maisījums ar gaisu.

Nākamā problēma, kas praktiski pieliek punktu ūdeņraža kā degvielas izmantošanai automašīnā, ir atbilstošas ​​infrastruktūras trūkums. Ar to, pirmkārt, ir jāsaprot degvielas uzpildes staciju tīkls.

Tātad no jau teiktā ir skaidrs, ka ūdeņradis nav alternatīvs enerģijas avots, vismaz līdz brīdim, kad tiks realizēta tā lētas ražošanas metode. Un mīti par ūdeņraža enerģijas gaišo nākotni ir tikai viena no cīņas metodēm lielās korporācijas savā starpā.

Bet jūs joprojām varat mēģināt - ūdeņraža ģenerators automašīnai

Neskatoties uz tik drūmu secinājumu par ūdeņraža enerģiju rūpnieciskā mērogā, varat mēģināt izmantot iespēju iegūt tā saukto Brauna gāzi tieši uz automašīnas. Faktiski tas ir tas pats ūdeņradis, ūdens elektrolīzes rezultāts, ko veic tikai automašīnā. Uzmontēts zem pārsega īpaša uzstādīšana, ūdeņraža ģenerators, ko darbina borta tīkls.

Skaidrs, ka, ceteris paribus, kustībai tērētā jauda samazināsies, daļa enerģijas tiks papildus tērēta gāzes ražošanai. Bet vairāku testu rezultāti to parāda līdzīga instalācijaļauj ietaupīt līdz pat trīsdesmit procentiem benzīna.

Tas, kā šāds ģenerators ir sakārtots, ļauj saprast skaitli. Tās vienkāršākās versijas ražošanas piemērs ir parādīts videoklipā

Un


Tas ir balstīts uz metāla elektrodiem, no kuriem daži ir savienoti ar plus, bet daži ar mīnus b / s. Iekšā ir iepildīts ūdens (zilā bultiņa), un no tvertnes izplūst Brauna gāze (zilā bultiņa). Caur šļūteni gāze tiek piegādāta iekšdedzes dzinēja ieplūdes caurulei.

Kā šāds uzstādījums patiesībā atrodas zem pārsega, var redzēt fotoattēlā.

Lūk, neliels Brown gāzes ģenerators, kas ļaus jebkuram auto nedaudz pietuvoties Toyota vai BMW koncerna darinājumiem, ietaupot kādu benzīna ietaupījumu.

Tiesa, strīdi par to, vai īpašnieks no šādas ierīces gūst labumu, nerimst. Daži apgalvo, ka ģenerators ir tā vērts, citi, izmantojot formulas un citus argumentus, pierāda, ka tas ir mīts, un patiesībā ūdeņraža ģeneratoram nav jēgas.

Ūdeņradis tiek uzskatīts par nākotnes degvielu, bet vai tā ir? Ar tā plašo izmantošanu ir daudz problēmu, un, lai gan lielie autoražotāji, piemēram, Toyota, pieliek ievērojamas pūles šajā virzienā, pastāv zināmas šaubas, ka ūdeņradis tuvākajā nākotnē spēs aizstāt benzīnu. Bet pastāv viedoklis, ka, ja izmantojat visvienkāršāko Brown gāzes ģeneratoru, tad ir pilnīgi iespējams ietaupīt benzīnu automašīnā, negaidot ūdeņraža enerģijas ierašanos.

Agrāk vai vēlāk naftas rezerves visā pasaulē beigsies. Dabiski, ka rīt tas diez vai notiks, taču jau šodien naftas degvielas cenas ir būtiski kāpušas. Šis fakts ir kļuvis par labu stimulu izstrādātājiem, kuri nodarbojas ar nākotnes degvielas izgudrošanu. Turklāt tai jābūt ne tikai degvielai, bet, vēlams, atjaunojamai degvielai. Daudzi cilvēki uzskata, ka ūdeņraža automašīna ir rotaļlieta. Paskatīsimies, vai tas tā ir.

Nākotnes degviela

Par šādu degvielu jau sen savos piedzīvojumu romānos rakstīja pazīstamais rakstnieks Žils Verns. Vienā no saviem romāniem par alternatīvā enerģijas avota tēmu rakstnieks teica, ka enerģijas produkts būs tīrs ūdens. Un tā arī notika. Jā, tā nav daiļliteratūra.

Ūdens, pareizāk sakot, viena no tā sastāvdaļām – ūdeņradis – nav tikai pirmais ķīmiskais elements. Tas ir arī enerģijas avots nākotnei. Un iedomājieties, šī nākotne jau ir ļoti tuvu.

Šodien Japānas uzņēmumi ražot dzinējus, kas darbojas tikai ar šāda veida degvielu. no Toyota - pasaulē pirmā sērijveida automašīna, kas aprīkota ar šo dzinēju.

Automašīna ir sedans ar četrām durvīm. Tas ir instalēts Elektrodzinējs ar tilpumu 151 litrs. Ar. Jautāsiet, kāds sakars ar ūdeņradi, jo motors ir elektrisks? Izdomāsim.

Tehnoloģijas "Toyota-Mirai"

Elektromotoru darbina īpašs pārveidotājs. Un viņš jau saņem enerģiju tieši no ūdeņraža. Gāze atrodas automašīnas tvertnēs zem augsta spiediena. Konteineri ir izgatavoti no

Bet reakcijai joprojām ir nepieciešams skābeklis. Jā, tā ir. Automašīna braukšanas laikā saņem skābekli tieši no radiatora. Ar vienu divu tvertņu uzpildi ar ūdeņradi pietiks, lai ar automašīnu nobrauktu līdz 480 km. Degvielas uzpilde aizņem tikai 3 minūtes. Šajā laikā automašīnas tvertnēs tiks ielieti 170 litri gāzes. Vidēji ar ūdeņradi darbināms auto patērēs aptuveni 4,7 litrus uz 100 kilometriem.

Kā tas strādā?

Ūdeņradim reaģējot ar skābekli, notiek spēcīga ķīmiska reakcija, kuras laikā tiek ģenerēta elektriskā enerģija. Tas tiek uzglabāts akumulatorā. Transportlīdzeklis ir iedarbināts sinhronais motors maiņstrāva.

"Japāņu" tehniskie parametri

Maksimālais ātrums, ko spēj ūdeņraža automašīna, ir 180 km/h. Līdz 100 km automašīna var paātrināties tikai 9 sekundēs.

Papildus tam, ka var braukt ar "japāni" un nekaitēt videi, šo auto var izmantot arī mājās kā spēkstaciju. Jaunuma izstrādē piedalījušies inženieri un dizaineri apgalvo, ka ar šādas sistēmas palīdzību strāva tiek piegādāta visai mājai. Tādējādi jūs varat baudīt brīvi 5 dienas.

Degvielas atlaides klientiem

Tie Japānas un ASV iedzīvotāji, kuri iegādājas ūdeņraža automašīnu, saņems lielas atlaides Un bezmaksas degvielas uzpilde viņu automašīnas. Grandiozā projekta autori ir pārliecināti, ka viņiem tas izdosies. Tomēr citi autoražotāji nesēž dīkā. Drīzumā patērētājiem būs pieejams liels alternatīvās degvielas transportlīdzekļu klāsts.

Lieliski un šausmīgi

Par to, ka ūdeņradis var kļūt par numuru 1 alternatīvo degvielu jautājumos, tiek runāts jau ilgu laiku. Pat pirms ekonomiskās krīzes 2008. gadā plašsaziņas līdzekļos nepārtraukti tika drukātas ziņas par to, cik lieliski var izmantot ūdeņraža spēku.

Jebkurš ar ūdeņradi darbināms automobilis tika uzskatīts par izrāvienu, un tā radītāji tika uzcelti gandrīz svēto sejā. Nesagatavoti lasītāji un autobraucēji to pārliecinoši uzskatīja par īstu izrāvienu, taču jāsaka, ka tas tā nav.

pirms 150 gadiem

Patiesais lietu stāvoklis nedaudz atšķiras no tā, ko viņi raksta veltītajos emuāros alternatīvā enerģija. Ūdeņradis šajā jomā ir izmantots aptuveni 150 gadus. Ūdeņraža automašīna palīdzēja uzvarēt karā.

Pats pirmais iekšdedzes dzinējs, kas izmanto šādu degvielu, tika uzbūvēts Lenoir 1860. gadā. Pēc tam, 1942. gadā, notika diezgan masveida visa nodošana automobiļu tehnoloģijaūdeņraža enerģijas avotam.

Tas notika iekšā aplenca Ļeņingradu. Sākotnēji ūdeņradis bija paredzēts izmantot gaisa balonu pretgaisa aizsardzības sistēmās. Tomēr lielajiem krievu inženieriem izdevās situāciju mainīt.

Kā tas bija?

Pilsētas aizsardzībai tika izmantoti gaisa autobusi. Šie lidojošie gumijas objekti, kas līdz malām piepildīti ar ūdeņradi, neļāva fašistu lidmašīnām veikt mērķtiecīgu uguni uz pilsētu.

Tomēr gumijas gaisa aizsardzībai bija viens milzīgs trūkums. Sakarā ar to, ka airbusa korpuss izlaida šo gāzi cauri, airbusi skrēja lejup. Ūdeņraža vietā stājās dažādi ūdens tvaiki, kā arī citas gāzes. Tāpēc dažreiz gaisa autobusi tika nolaisti zemē, noasiņoti un atkal uzpildīti.

Aviobusu uzpildīšanai tika izmantotas vinčas un GAZ AA benzīna kravas automašīnas. Un blokādes apstākļos benzīns Ļeņingradā bija ļoti dārgs. Karš izsīka krājumus, un Boriss Šelits, kurš tolaik bija militārais tehniķis, dienēja tieši šo pašu gaisa autobusu degvielas uzpildes stacijā. Tātad. Benzīna nebija, tas ir, pilnībā. Viņš mēģināja izmantot elektriskās vinčas, lai nolaistu lidojošos ķermeņus. Taču drīz vien beidzās elektrība. Ir izmēģināti daudzi dažādi alternatīvās enerģijas avoti.

Kādu dienu militārais tehniķis izdomāja, ka ūdeņradi var izmantot arī citādi, nevis vienkārši nopludināt debesīs. Galu galā siltums, ko šī gāze izdala sadegšanas laikā, ir 4 reizes lielāks nekā ogļu siltums, 3 reizes lielāks nekā benzīna un citu naftas produktu siltums. Šelics lūdza atļauju eksperimentam, un tas tika parakstīts viņa vietā. Vai man jāsaka, ka šādi parādījās ūdeņraža automašīna?

Darbības princips

Zinātnieka shēma bija saistīta ar airbus savienošanu ar šļūteni ar automašīnas dzinēja ieplūdes kolektoru. Ūdeņradis ieplūda tieši cilindros, apejot karburatoru. Ūdeņraža, kā arī reakcijai nepieciešamā gaisa dozēšana tika veikta, izmantojot droseļvārsts vai gāzes pedālis.

Šelics savus pirmos eksperimentus veica salnā. Dzinējs iedarbināja viegli, neskatoties uz āra temperatūru. Motors strādāja stabili un ilgu laiku. Tiesa, baloni eksplodēja, un Šelics bija šokēts. Pēc tam tika izgudrota īpaša aizsardzības sistēma. Tas ir balstīts uz ūdens blīvējumu, kas izslēdza maisījuma aizdegšanos motora kolektora mirgošanas laikā. Tātad automašīna ar ūdeņradi ir kļuvusi drošāka.

Starp citu, pēc viena dzinēja demontāžas nolietojuma pazīmju praktiski nebija. Cilindros nebija sodrēju, bet tikai ūdens tvaiki.

Ūdeņradis glābj dzīvības

Kara laikā šādā veidā izgudrotā ūdeņraža mašīna palīdzēja izglābt daudzas dzīvības, izturēt blokādi, un pats Šelics saņēma balvu par šo izstrādi un pat patentēja to. Izstrādātājam tika piešķirta Sarkanā zvaigzne.

Ūdeņraža taksometrs

Pēc kara, kad ūdeņradi nebija kur dabūt, sāka par to aizmirst. Tomēr daži joprojām atceras, kā Ukrainā, Harkovā, strādāja taksometrs, bet ne vienkāršs, bet ūdeņraža.

Ietaupiet ar Brauna gāzi

Lielākajā daļā pat vismodernāko automobiļu ICE degviela apdegumus tālu no optimālā. Apmēram 60% no gaisa un degvielas maisījuma vienkārši tiek zaudēti izplūdes kolektora zarnās. Kolektorā maisījums pilnībā neizdeg, un tajā pašā laikā veidojas arī diezgan toksiskas izplūdes gāzes.

Varat izmantot ūdeņraža ģeneratoru. Šis ir principiāli jauns aprīkojums, kas ievērojami ietaupīs degvielu automašīnā. Lielākajai daļai šo ierīču ir standarta shēmas shēma. Tomēr tieši ūdeņraža ģenerators automašīnām dažādi ražotāji var būt dažas atšķirības.

Ūdeņradis ir izmantots kā degvielas piedeva ilgu laiku. Bet tad nebija sistēmu, kas optimizētu degvielas un tā sauktās Brauna gāzes maisījumu, kas tika ievadīts cilindros.

Ūdeņraža ģenerators automašīnai savā darbā izmanto elektrolīzes principu. Ūdens šeit tiek izmantots kā katalizators. Bet tas nesadalās divās komponentēs - skābeklī un ūdeņradi. Mūsdienu ģeneratori neizmanto neko vairāk kā brūnu vai zaļu ūdeņradi. To dažreiz sauc par ūdens gāzi vai skābekļa ūdeņradi. Tās formula ir HHO. Tās atšķirība ir tāda, ka tā ir pilnīgi droša un nesprāgst. Turklāt visa saražotā gāze pilnībā nonāks balonos.

Šādi ģeneratori sastāv no ierīces, kas ražo elektrolīzi, un konteinera. Elektrolīzes procesus kontrolē īpašs modulators. Iesmidzināšanas dzinējos dizains paredz arī optimizētāju. Tas ļauj automātiski pielāgot degvielas un gaisa sajaukšanas attiecību ar Brauna gāzi.

Katalizatoru veidi

Elektrolizatoros izmantotās ierīces ir vienkāršas, dalītas un sausas.

Pirmajā gadījumā elektrolizatoram ir visvienkāršākais un vispietiekamākais primitīva konstrukcija. Arī tā vadība ir ļoti vienkārša. Ierīce spēj piegādāt līdz 0,7 litriem gāzes minūtē. Tas ir paredzēts automašīnām ar dzinēja tilpumu līdz 1,4 litriem.

Katalizators ar atsevišķu šūnu tipu jau ir kaut kas efektīvāks. Viss nepieciešamais ir iekļauts komplektācijā. programmatūra. Ierīce spēj saražot aptuveni 2 litrus minūtē. Šī iekārta ir visefektīvākā.

Sausā tipa ierīci galvenokārt izmanto mašīnās ar pietiekami gariem darba cikliem. Tās veiktspēja ir vidēja. Tas ir atkarīgs no tā, cik daudz plākšņu ir šajā dizainā. Tā kā plāksnēm ir atvērts izvietojums, tas nodrošina labu dzesēšanu.

Kā izgatavot degvielas šūnu automašīnai?

Degvielas elementu vai ierīci, kas ražos ūdeņradi no ūdens un ievietos automašīnā, var izgatavot neatkarīgi. Pēc tam ģenerētā gāze jāievada ieplūdes kolektors. Tādā veidā jūs varat panākt ievērojamu degvielas patēriņa samazinājumu, kā arī dažos gadījumos palielināt automašīnas jaudu.

Ģeneratora jaunināšana

Lai uzlabotu ūdeņraža ražošanas sistēmu, pievienojiet šai sistēmai vēl vienu tvertni. Tam vajadzētu būt nedaudz augstākam par pirmo. Jūs varat savienot tos ar caurulēm. Tādā veidā jūs varat efektīvāk izmantot sistēmu.

Elektroniskā vienība

Šo ģeneratora daļu var montēt arī ar savām rokām, it īpaši, ja jums ir zināšanas elektronikas jomā. Ja šādu zināšanu un prasmju nav, tad labāk vērsties pie šo jomu speciālistiem. Vadības blokam automātiski jāmaina strāva, kas tiek piegādāta plāksnēm, pamatojoties uz motora apgriezienu skaitu.

Jaudu var noteikt tikai empīriski tukšgaita motors, kā arī zem slodzes. Elektroniskā vienība jāsaņem informācija no automobiļu vadības sistēmas sensoriem.

Pēc šī ģeneratora uzstādīšanas jums vēlreiz jāpārbauda visu šī dizaina savienojumu hermētiskums un uzticamība. Noplūde ir bīstama ne tikai sprādziena iespējamības dēļ, ko šāda iekārta var izraisīt, tāpēc efekts būs ārkārtīgi negatīvs. Bet kopumā šāda ar ūdeņradi darbināma automašīna, kas izgatavota ar savām rokām, ļauj ietaupīt no 25% līdz 40% degvielas.

Šādas iekārtas un šādas degvielas taupīšanas metodes ir veiksmīgi izmantotas visā pasaulē jau ilgu laiku. Slavenais aktieris Arnolds Švarcenegers jau sen ir braucis ar kombinētu automašīnu, kas darbojas ar benzīnu un ūdeņradi. Mašīna kinozvaigznei izmaksāja 150 tūkstošus dolāru. Degvielas patēriņš uz šo kombinētais dzinējs ir 5,8 litri uz 100 km.

Mūsdienās šāds ar ūdeņradi darbināms auto Krievijā var būt arī ļoti aktuāls.

Tātad, mēs uzzinājām visas automašīnu funkcijas un darbības principu ekoloģiskā forma degviela. Kā redzat, šī ir ļoti reāla alternatīva mūsdienu benzīnam. Un ir cerības, ka tuvākajās desmitgadēs cilvēce pāries uz jaunu attīstības pakāpi, kur pa ielām brauks ar ūdeņradi darbināmas automašīnas.

Toyota Mirai ("nākotne" Japānā), pasaulē pirmā masveidā ražotā ar ūdeņradi darbināmā automašīna, pārdošana. Jaunuma cena ir 7 236 000 jenu (aptuveni 61 100 USD), savukārt Japānas valdība pirkumu subsidē par 2,02 miljoniem jenu (nedaudz vairāk par 17 000 USD). Saskaņā ar uzņēmuma plāniem tirdzniecībai bija jāsākas 2015. gada pavasarī, tomēr, tā kā priekšpasūtījumu skaits pārsniedza gaidīto, tika nolemts datumu pārcelt uz priekšlaicīgu datumu.

Mirai ir četrdurvju sedans, ko darbina elektromotors ar jaudu 151 ZS. s., kas saņem enerģiju no pārveidotāja, kura sākotnējā viela ir ūdeņradis, kas glabājas divās oglekļa šķiedras tvertnēs zem 70 MPa spiediena. Ķīmiskajai reakcijai nepieciešamais skābeklis nāk tieši no automašīnas radiatora, kamēr tas ir kustībā. Ar vienu degvielas uzpildīšanu pietiek, lai nobrauktu 480 km, un pati uzpilde ar 5 kilogramiem (170 litriem) ūdeņraža ilgst aptuveni 3 minūtes. Mirai maksimālais ātrums ir 111 jūdzes stundā (apmēram 180 km/h), savukārt, lai paātrinātu līdz 100 km/h, nepieciešamas 9 sekundes.

Zem Mirai pārsega

Eiropā automašīna tiks oficiāli prezentēta Ženēvas autoizstādē, un Amerikā pārdošana sāksies nākamā gada beigās par cenu 57 500 USD (kas ir salīdzināma ar Elona Maska ideju - Tesla elektromobiļi) tikai Kalifornijā un tikai 200 eksemplāru apjomā - uz Šis brīdis Amerikas Savienotajās Valstīs nav ūdeņraža uzpildes staciju, un Toyota kopā ar Air Liquide līdz pārdošanas sākumam plāno uzbūvēt 12 no tām - vienas stacijas cena ir 7,2 miljoni ASV dolāru.Kā gaidīts, automašīnas gala cena , ņemot vērā visas atlaides un valsts subsīdijas, varētu būt USD 45 000 .

Mirai iekšā

Papildus paredzētajam mērķim, barošanas punkts Automašīna var kalpot arī kā sava veida mājas spēkstacija mājām: inženieri apgalvo, ka ar viņu izstrādātās Power take off System palīdzību vidējo japāņu māju ar saražoto elektrību var darbināt 5 dienas. Interesanti atzīmēt, ka doma par šo nestandarta lietošana Automašīna radās ievērojamo katastrofu risku dēļ Japānā, kad cunami veselas pilsētas atstāj bez elektrības.

Neatkarīgi no tā, vai Elonam Muskam ir iemesls uztraukties, TASS, atsaucoties uz bijušo Saūda Arābijas ministru Ahmedu Zaki Jamani, atzīmē, ka "naftas laikmets tuvojas beigām":

Alternatīvu avotu izplatības rezultātā pieprasījums pēc naftas samazināsies. Elektroenerģijas ražošanas jomā to jau aizstāj kodolenerģijas un vēja turbīnas. Nafta joprojām ir nepieciešama transportam, taču pieprasījums tur samazinās, jo pieaug hibrīdauto un elektrisko transportlīdzekļu izplatība. Naftas ēra beidzot beigsies, ja varēs praktiski ieviest ūdeņraža degviela un lēti ražot.

saka eksperts.

03.02.2016

Mūsu planētas resursi nav bezgalīgi, ieskaitot "melnā zelta" (naftas) rezerves. Neskatoties uz pasaules cenu kritumu un noteiktu rezervju pieejamību, apziņa par alternatīvu nozīmi neatstāj daudzus cilvēces prātus. Paies gadi, un pasaule saskarsies ar enerģijas resursu trūkumu.

Taču nākotnes naftas trūkums nav vienīgais iemesls meklēt jaunas iespējas. Cilvēki sāka domāt par mūsu planētas nākotni un vides saglabāšanu. Uz šī fona sākās ūdeņraža dzinēju attīstība - ierīces, kas spēj darboties ar neizsīkstošu, pieejamu un drošu degvielu.

Problēmas būtība

Viena no galvenajām problēmām, protams, ir emisijas atmosfērā. 2015. gadā aptuveni trešdaļu no visām CO2 emisijām rada transportlīdzekļi (galvenokārt automašīnas). Saskaņā ar pētījumu rezultātiem līdz 2050. gadam oglekļa dioksīda emisijas tikai pieaugs (kopā ar automašīnu parka pieaugumu).

Bez CO2 ir vēl viena problēma – slāpekļa oksīdi, kas negatīvi ietekmē veselību un izraisa dažādas problēmas ar cilvēku elpošanas sistēmu. Zinātniekiem jau ir izdevies pierādīt, ka viens no astmas cēloņiem ir tieši slāpekļa oksīds.

Būtiska problēma ir enerģijas cenu kāpums. Kā liecina prakse, naftas cenas pieaugums vai samazinājums degvielas izmaksas īpaši neietekmē. Benzīns (dīzeļdegviela) ir un būs dārgs. Cena, ja tāda būs, kritīsies, bet tikai nelielā mērā. Uz šī fona ir jāmeklē alternatīva, kas enerģētikas sektorā varētu dot neatkarību.

Stāsts

Gandrīz puse no pasaulē saražotās naftas tiek novirzīta automašīnu degvielas ražošanai. Ūdeņradis kā klasiskā "melnā zelta" aizstājējs tika uzskatīts jau ilgu laiku. Iemesls ir vienkāršs - šīs vielas rezerves uz planētas ir pietiekamas, lai "pabarotu planētu" tūkstošiem gadu. Turklāt ūdeņradi ir viegli iegūt no ūdens, tāpēc nav problēmu atrast resursus. Vienīgās grūtības sagādā transportēšana un uzglabāšana, taču šie jautājumi jau tiek risināti.

Pirmā iekārta, kas darbojās ar ūdeņradi, parādījās 1841. gadā (runājam par patentētu versiju). Jau pēc 11 gadiem Vācijai izdevās uzbūvēt iekšdedzes dzinēju, kas varētu darboties ar divu elementu – ūdeņraža un gaisa – maisījumu. Uz pasaulslavenā dirižabļa Hindeburg atradās motors, kas darbojās ar apgaismes gāzi (tā sastāvā bija puse ūdeņraža). Taču pēc traģēdijas ar dirižabli 1937. gadā un 37 cilvēku nāves interese par ūdeņradi kā degvielu uz laiku zuda.

Bet jau 19. gadsimta 70. gados izstrādātāji atkal atgriezās pie ūdeņraža dzinēja izveides. Šobrīd augstākajā līmenī tiek apspriesta šādu tehnoloģiju uzlabošanas un aktīvas ieviešanas nozīme. Popularitāte ir saistīta arī ar naftas produktu cenu kāpumu, kas daudzām valstīm liek meklēt reālas un pieejamas alternatīvas.

Ideju par ūdeņraža dzinēja izveidi ne tikai uzņēma, bet arī īstenoja tādi populāri ražotāji kā Honda Motors, General Motors, Ford, BMW un citi.

Ūdeņraža automašīnu veidi

Ja ņemam vērā esošās ūdeņraža automašīnas, tad starp tām var izdalīt trīs galvenās grupas:

• Transportlīdzekļi ar parastu dzinēju, kas var darboties ar ūdeņradi vai ūdeņraža sastāvu.Šāda veida automašīnas ir universālas, tas ir, tās spēj braukt ar tīru ūdeņradi vai izmantojot ūdeņradi kā degvielas piedevu. Šo transportlīdzekļu īpašības ir augsts līmenis Efektivitāte (jaukšanas gadījumā ar degvielu gandrīz par 15-20%). Otrs pozitīvais punkts ir izplūdes gāzu attīrīšana. Jo īpaši oglekļa monoksīda un ogļhidrātu samazināšana tiek samazināta par gandrīz 50%, bet slāpekļa oksīdu - par 500%. Šādas automašīnas tiek ražotas gan ārzemēs, gan NVS valstīs. Tajā pašā laikā pirmie transportlīdzekļi parādījās aptuveni pagājušā gadsimta 80. gados.

• Ar elektrisku piedziņu darbināmas mašīnas.Šādus transportlīdzekļus sauc par "hibrīdiem". To funkcija ir iedarbināt riteņus, izmantojot elektrisko piedziņu, ko darbina akumulators. Savdabība hibrīda motors- spēja strādāt gan ar parasto ūdeņradi (tīru maisījumu), gan ar maisījumu ar klasisko degvielu. Pirmais variants ir rentablāks un ekonomiski pamatotāks. Automašīnas ar elektromotoru kopējā efektivitāte var sasniegt 95%. Salīdzinot ar iekšdedzes dzinējiem un to 30-35%, tik augsts parametrs ir patiešām pārsteidzošs. Tādējādi pāreja uz ūdeņradi var palielināt motora efektivitāti gandrīz trīs reizes. Bet arī šeit ne viss ir ideāli. Pat akumulatoram un tā uzlādei ir nepieciešama degviela, tāpēc kaitīgās emisijas joprojām būs klāt. Lai pilnībā noņemtu kaitīgos tvaikus, tika izveidots tālāk aprakstītais ūdeņraža dzinēja veids.

• Ūdeņraža automašīna, kurai ir elektriskais dzinējs, ko darbina galvenā degviela.Saskaņā ar teoriju šāda iekārta spēj darboties no ūdeņraža un gaisa maisījuma. Ierīces efektivitāte var sasniegt 85%. Bet tas ir teorētiski. Praksē tika sasniegti tikai 75%. Pilsētas cikla apstākļos šāds transportlīdzeklis saņem daudz priekšrocību salīdzinājumā ar parastas automašīnas(galvenokārt saistībā ar degvielas izmaksām).

Kā tas strādā?

Automašīnas darbības shēma ar ūdeņradi ir šāda:

• virzulis pārvietojas no augšas uz leju, vienlaikus atverot izplūdes vārstu;
• spiediens sadegšanas kamerā kļūst vienāds ar atmosfēras spiedienu;
• kad virzulis sasniedz apakšējo punktu, kamera ir noslēgta;
• izplūdes vārsts aizveras un iesmidzināšana tiek veikta caur degvielas padeves vārstiem degvielas maisījums(sprādzienbīstama gāze);
• maisījuma sadegšanas procesā spiediens kamerā palielinās; šis spēks ir pietiekams, lai atvērtu cilindra galvā uzstādītos pretvārstus un atbrīvotu sadegšanas produktus;
• spiediens samazinās, kas noved pie slēgšanas pretvārsti un sadegšanas kameras blīvējums;
• radītā spiediena darbība veicina virzuļa kustību un tā atgriešanos sākotnējā punktā;
• tiklīdz virzulis sasniedz augšējo pozīciju, ieplūdes vārsti atkal atveras utt.

Rezultātā ūdeņraža dzinēja darbības princips neatšķiras no parastā iekšdedzes dzinēja. Vienīgā atšķirība ir izmantotā degviela.

Kas attiecas uz saņemšanu nepieciešamā gāze, tas var notikt vairākos veidos. Viens no tiem ir caur ūdens elektrolīzi.

Iepriekš aprakstītā shēma ir visvienkāršākā, taču tā darbojas. Šajā gadījumā ūdeņradi var izmantot arī parastajā iekšdedzes dzinējā. Šādas aizstāšanas priekšrocība ir ātra degvielas sadegšana un automašīnas kopējās veiktspējas palielināšanās.

Ieteicams pievienot šķidros tvaikus jaudas mezgls jau pieejamo ūdeņraža degvielu. Pēc darbināšanas ar ūdeņradi dzinējs faktiski tiek attīrīts no oglekļa nogulsnēm un dažādiem “smidzinājumiem”. Bet ir arī negatīvā puse. Kopā ar sodrējiem ūdeņradis nomazgā esošo eļļas plēvi. Tā rezultātā strāvas mezgla resurss var samazināties.

Lai parasto dzinēju pārveidotu par ūdeņraža degvielu, ir vērts mainīt izplūdes un vārstu sistēma. Turklāt ir nepieciešams nomainīt virzuļus, kuriem jābūt keramikas pārklājums. Ja veiksiet šādas izmaiņas, tad noteikti nebūs problēmu ar eļļošanu vai rūsu.

Priekšrocības un trūkumi

Jūs varat ilgi apspriest visas ūdeņraža dzinēju perspektīvas, taču pirmais, ar ko jums vienmēr vajadzētu sākt, ir izpētīt dizaina plusus un mīnusus.

Ūdeņraža dzinēju priekšrocības ietver:

• Augstais videi draudzīguma līmenis ir viena no galvenajām priekšrocībām, kas joprojām ir galvenais šīs inovācijas dzinējspēks. Ūdeņradis pats par sevi ir patiesi videi draudzīga degviela. Tā sadegšanas rezultātā rodas tikai ūdens. To ir viegli redzēt vienkāršas ķīmiskās formulas piemērā - 2H2 + O2 \u003d 2H2O. Daudzi domās, ka braucot ar ūdeņraža auto no izpūtējs tiks izliets parasts ūdens (tvaiks). Tā nav gluži taisnība. Mēs nedrīkstam aizmirst, ka dzinējā joprojām ir eļļa vai antifrīzs, kas var nokļūt sadegšanas kamerā un pēc tam automašīnas izplūdes gāzēs. Taču zinātniekiem tā nav problēma – viņi jau strādā, lai trūkumu novērstu. Iespējams, ka tuvākajā nākotnē eļļas dedzināšana neizraisīs izmešu kvalitātes pasliktināšanos, un iegūtais ūdens varētu tikt savākts ar elektrolīzi;

• Vienlaicīgi iespējams izmantot divu veidu degvielu – benzīnu un ūdeņradi. Vienīgais, kas tam nepieciešams, ir uzstādīt divus atsevišķus konteinerus. Ja vēlaties, varat izvēlēties degvielas veidu, kas ir visatbilstošākais konkrētajā brīdī;

• Augsta efektivitāte, kas ir par 200% augstāka nekā parastajam iekšdedzes dzinējam un par 150% augstāka nekā dīzeļdzinējam;

• Vairāk zems līmenis troksnis darbības laikā;

• Eksperti ir vienisprātis, ka pēc 30-40 gadiem ūdeņradis pilnībā nosegs visas degvielas vajadzības;

• Ūdeņradis visos aspektos ir ideāls maisījums izmantošanai kā degviela. Tam ir neierobežoti tilpumi, ja parasto ūdeni uzskata par izejvielu.

Ūdeņraža dzinēja trūkumi:

• Lai nodrošinātu pareizu ūdeņraža motora darbību, ir nepieciešami jaudīgi akumulatori, kopējais svars kas var būt ļoti nopietni. Tā rezultātā transportlīdzekļa kopējais svars kļūst lielāks;

• Ūdeņraža degvielas šūnas ir dārgas, kas sadārdzina pašu transportu. Pieteikums ūdeņraža elementi neizbēgami palielina ugunsgrēka un sprādziena risku;