Запускаємо звичайний двигун внутрішнього згоряння водню. Чому ми ніколи не їздитимемо на водневих автомобілях

Водень (H2) - це альтернативне паливо, яке одержують із вуглеводнів, біомаси, сміття. Водень поміщають у паливні елементи (щось подібне до бензобака для палива) і автомобіль переміщається, використовуючи енергію водню.

Хоча водень поки що розглядається тільки як альтернативне паливо майбутнього, уряд і промисловість працюють над чистим, економічним та безпечним виробництвом водню для електричних автомобілівпаливні елементи (FCEV). FCEV вже надходять на ринок у регіонах, де дещо розвинена інфраструктура водневих заправок. Ринок також розвивається для спецтехніки: автобусів, вантажно-розвантажувального обладнання (наприклад, вилочних навантажувачів), наземного допоміжного обладнання, середніх та великих вантажівок.

Автомобілі на водні Toyota, GM, Honda, Hyundai, Mercedes-Benz потроху з'являються у дилерських мережах. Коштують такі машини в районі 4-6 мільйонів рублів (Toyota Mirai – 4 млн. руб., Honda FCX Clarity – 4 млн. руб.).

Обмеженими серіями випускаються:

• BMW Hydrogen 7 і Mazda RX-8 hydrogen - двопаливні (бензин/водень) легкові автомобілі. Використовують рідкий водень.
• Audi A7 h-tron quattro - електроводневий гібридний легковий автомобіль.
• Hyundai Tucson FCEV
• Форд E-450. Автобус.
• Міські автобуси MAN Lion City Bus.

Випробовують:

• Ford Motor Company - Focus FCV;
• Honda - Honda FCX;
• Hyundai Nexo
• Nissan - X-TRAIL FCV (паливні елементи компанії UTC Power);
• Toyota - Toyota Highlander FCHV
• Volkswagen - space up!;
• General Motors;
• Daimler AG - Mercedes-Benz A-Class;
• Daimler AG - Mercedes-Benz Citaro (паливні елементи компанії Ballard Power Systems);
• Toyota - FCHV-BUS;
• Thor Industries - (паливні елементи компанії UTC Power);
• Irisbus - (паливні елементи компанії UTC Power);

Водень багатий у навколишньому середовищі. Він зберігається у воді (H2O), вуглеводнях (метан, CH4) та інших органічних речовин. Проблема водню як палива ефективності його вилучення з цих сполук.

При вилученні водню, залежно від джерела, в атмосферу потрапляють шкідливі довкіллявикиди. При цьому, автомобіль працюючий на водні, як вихлопні гази виділяє тільки водяну пару і тепле повітря, має нульовий рівень викидів.

ВОДОРОД У ЯКОСТІ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ПАЛИВА

Інтерес до водню як альтернативного транспортного палива обумовлений:

• здатністю використовувати паливні елементи FCEV з нульовим рівнем викидів;
• потенціалом для внутрішнього виробництва;
• швидкою заправкою автомобілів (3-5 хвилин);
• за витратою та ціною, паливні елементи до 80 відсотків ефективніші за звичайний бензин

У Європі вартість заправки повного баку водню ємністю 4.7 кілограма коштуватиме 3 369 рублів (717 рублів за кілограм). На повному баку Toyota Mirai в середньому проїжджає 600 км, всього 561 рубль на 100 км. Порівняйте, вартість 95-го бензину дорівнює 101 рубль, тобто. 10л бензину обійдеться в 1010 рублів або 6060 рублів за 600 кілометрів. Ціни на 2018 рік.

Дані роздрібних водневих заправних станцій, зібрані та проаналізовані Національною лабораторією відновлюваних джерел енергії, показують, що середній час на заправку FCEV становить менше 4 хвилин.

Паливний елемент, з'єднаний з електродвигуном, у два-три рази швидше та економічніший, ніж двигун внутрішнього згорянняпрацює на бензині. Водень використовують як паливо для двигунів внутрішнього згоряння (BMW Hydrogen 7 і Mazda RX-8 hydrogen). Однак, на відміну від FCEV такі двигуни випускають шкідливі. вихлопні гази, не такі потужні як водневі і швидше схильні до зносу.

У 1 кілограмі газоподібного водню стільки ж енергії, як у бензині об'ємом 1 галон (6,2 фунта, 2,8 кілограма). Оскільки у водні низька об'ємна щільність енергії, він зберігається на борту транспортного засобуу вигляді стисненого газу. У машинах водень зберігається у резервуарах високого тиску (паливних елементах), здатних зберігати водень на 5000 чи 10000 фунтів на квадратний дюйм (psi). Наприклад, FCEV, що випускаються автовиробниками і доступні в автосалонах, мають ємність 10 000 фунтів на квадратний дюйм. Роздрібні диспенсери, які переважно розташовані на автозаправних станціях, заповнюють такі резервуари за 5 хвилин. Розробляються інші технології зберігання, включаючи хімічне з'єднання водню з метал гідридом або низькотемпературними сорбційними матеріалами.

Заправних станцій на водневі машини майже немає, стежте за динамікою – у 2006 році у світі налічувалося 140 заправок, а до 2008 року 175. Відчуваєте, за 2 роки збудовано 35 станцій, 45% з яких перебувають у США та Канаді. До 2018 року кількість станцій дорівнює приблизно 300 одиниць. Ще є мобільні станції та домашні, точна кількість яких не відома.

ЯК ПРАЦЮЄ ПАЛИВНИЙ ЕЛЕМЕНТ

Прокачуючи кисень і водень через катоди та аноди, які контактують з платиновим каталізатором, відбувається хімічна реакція, в результаті якої виходить вода та електричний струм. Набір з кількох елементів (комірок) необхідний, щоб збільшити заряд 0,7 вольт в одному осередку, що призводить до збільшення напруги.

Нижче дивіться схему, як виходить паливний елемент.

ДЕ ЗАПРАВЛЯТИ ВОДОРОДОМ АВТОМОБІЛІ

Революція водневих паливних елементів не почнеться без достатнього споживача кількості водневих АЗС, тому відсутність інфраструктури водневих заправних станцій, як і раніше, гальмує розвиток водню як . Американці вже давно бачать на своїх вулицях машини, що пересуваються на паливних елементах, наприклад Honda FCX Clarity, які щодня перевозять людей на роботу і з роботи. Чому ж досі немає заправних станцій?

Хочемо зазначити, що у статті обговорюється американський ринок, Бо в Росії, про водневе паливо для автомобілів поки що говорити нічого, його тут просто немає. І причина не в лобі нафтових магнатів, просто в Росії не та економіка, щоб АВТОВАЗ почав дослідження в цій галузі. Японія та Америка, на відміну від Росії, вже давно досліджують це альтернативне джерело палива і пішли далеко вперед (перший автомобіль на водні США з'явився в 1959 році)

Пересічному Американцю, залежно, де він живе, можливо, доведеться трохи зачекати на появу водневих заправних станцій. Ще п'ять років тому громадська думка сходилася на тому, що «водневі автомобільні дороги» стимулюватимуть майбутнє. У США планувалося будівництво станцій уздовж Каліфорнійського узбережжя, від Мена до Майамі.

ТЕНДЕНЦІЯ СТВОРЕННЯ ЗАПРУВАЛЬНИХ ВОДОРОДНИХ СТАНЦІЙ

Північна Америка, Канада

П'ять станцій збудовано в Британській Колумбії (західна провінція Канади) з 2005 року. Більше станцій будувати у Канаді не будуть, проект завершився у березні 2011 року.

Сполучені Штати

Арізона: прототип водневої заправної станції побудований за всіма правилами безпеки для довкілля у Фініксі, щоб довести можливість будівництва таких заправних станцій у міських районах.

Каліфорнія: 2013 року губернатор Браун підписав законопроект про фінансування 20 мільйонів на рік протягом 10 років на 100 станцій. Комісія з енергетики Каліфорнії виділила 46,6 млн. доларів США на 28 станцій, які будуть завершені в 2016 році, що нарешті наблизить позначку 100 станцій у заправній мережі Каліфорнії. Станом на серпень 2018 року у Каліфорнії відкрито 35 станцій та ще 29 очікується до 2020 року.

Гаваї відкрили першу водневу станцію у Хікамі у 2009 році. У 2012 році компанія Aloha Motor Company відкрила водневу станцію в Гонолулу.

Массачусетс: французька компанія Air Liquide завершила будівництво нової водневої заправної станції у Менсфілді у жовтні 2018 року. Єдина воднева заправна станція в штаті Массачусетс розташована в Біллеріці (40 243 мешканців), у штаб-квартирі компанії Nuvera Fuel Cells, що виготовляє водневі паливні елементи.

Мічиган: У 2000 році Fordі Air Products відкрили першу водневу станцію Північної Америкиу Дірборні, штат Мічиган.

Огайо: У 2007 році в кампусі Державного університету штату Огайо в Центрі. автомобільних дослідженьвідкрилася воднева заправна станція. Єдина на все Огайо.

Вермонт: воднева станція збудована у 2004 році у місті Берлінгтон. Проект частково профінансовано Програмою водневого водопостачання Міністерства енергетики Сполучених Штатів.

Азія

Японія: У період з 2002 по 2010 рік у Японії за проектом JHFC було введено кілька заправних станцій із воднем для тестування технологій виробництва водню. Наприкінці 2012 року було встановлено 17 водневих станційУ 2015 році встановлено 19. Уряд розраховує створити до 100 водневих станцій. У бюджеті для цього виділено 460 млн доларів США, що покриває 50% витрат інвесторів. JX Energy встановило 40 станцій до 2015 року та ще 60 у період 2016-2018 років. Toho Gas та Iwatani Corp встановили 20 станцій у 2015 році. Toyota та Air Liquide створили спільне підприємство для будівництва 2 водневих станцій, які побудували у 2015 році. Осака-газ збудували 2 станції за 2014-2015 роки.

Південна Корея: У 2014 році, Південній Кореївведено в експлуатацію одну водневу станцію ще на 10 станцій, запланованих на 2020 рік.

Європа

Станом на 2016 рік у Європі працюють понад 25 станцій, здатних заповнювати 4-5 автомобілів на день.

Данія: У 2015 році у мережі водневих мереж було 6 громадських станцій. H2 Logic, що входить до NEL ASA, будує завод у Хернінгу для випуску 300 станцій на рік, кожна з яких може видавати 200 кг водню на день та 100 кг за 3 години.

Фінляндія: У 2016 році у Фінляндії працюють 2+1 (Voikoski, Vuosaari) громадські станції, одна з них рухлива. Станція заправляє автомобіль 5 кілограм водню за три хвилини. Завод створення водню працює в м. Коккола, Фінляндія.

Німеччина: Станом на вересень 2013 року працює 15 загальнодоступних водневих станцій. Більшість, але не всі ці станції експлуатуються партнерами Clean Energy Partnership (CEP). За ініціативою H2 Mobility кількість станцій у Німеччині має зрости до 400 станцій у 2023 році. Ціна проекту – 350 мільйонів євро.

Ісландія: Перша комерційна воднева станція відкрита у 2003 році в рамках ініціативи країни з руху у бік "водневої економіки".

Італія: З 2015 року у Больцано відкрито першу комерційну водневу станцію.

Нідерланди: Нідерланди відкрили першу громадську автозаправну станцію 3 вересня 2014 року в Роуні поблизу Роттердама. Станція використовує водень із трубопроводу з Роттердама до Бельгії.

Норвегія: У лютому 2007 року відкрито першу в Норвегії водневу заправну станцію Hynor. Uno-X у партнерстві з NEL ASA планує збудувати до 20 станцій до 2020 року, включаючи станцію з виробництвом водню на місці з надлишкової сонячної енергії.

Об'єднане Королівство

У 2011 році відкрилася перша громадська станція у Суїндоні. 2014 року HyTec відкрив станцію London Hatton Cross. 11 березня 2015 року проект з розширення мережі водневих мереж у Лондоні відкрив перший супермаркет, розташований на заправній станції для водню в Sensbury's Hendon.

Каліфорнія попереду планети всієї в галузі фінансування та будівництва водень-заправних станцій для FCEV. Станом на середину 2018 року у Каліфорнії було відкрито 35 роздрібних водневих станцій, а ще 22 – на різних етапах будівництва чи планування. Каліфорнія продовжує фінансувати будівництво інфраструктури, а Енергетична комісія має право виділяти до 20 млн. доларів США на рік до 2024 року, доки не запрацює 100 станцій. Для північно-східних штатів планують збудувати 12 роздрібних станцій. Перші відкриються до кінця 2018 року. Некомерційні станції в Каліфорнії та станції, побудовані в інших штатах США, обслуговують легкові FCEV, автобуси, а також використовують для дослідницьких і демонстраційних цілей.

Витрати вміст водневих станцій

Водневим заправкам не так просто замінити велику мережу бензозаправних станцій (у 2004 році 168 000 пікселів у Європі та США). Заміна бензинових станцій на водневі коштує півтора трильйона доларів США. При цьому ціна облаштування водневої паливної мережі в Європі може бути в п'ять разів нижчою за ціну заправної мережі для електромобілів. Ціна однієї EV – станції від 200 000 до 1 500 000 рублів. Ціна водневої станції – 3 мільйони доларів. При цьому, воднева мережа буде все одно дешевшою від мережі станцій для електромобілів за окупністю. Причина у швидкій заправціводневих автомобілів (від 3 до 5 хвилин). На мільйон автомобілів на паливних водневих елементах потрібно менше водневих станцій, ніж зарядних станціймільйон акумуляторних електромобілів.

У майбутньому питання заправки воднем вирішуватиметься для людини в залежності від її місця проживання. АЗС заправлятимуть автомобілі воднем, доставленим на танкерах із великих підприємств із реформингу палива. Постачання з таких підприємств нічим не поступатимуться постачанням бензину з нафтоперегінних заводів. У перспективі, місцеві водневі заводи навчатимуться користуватися з місцевих ресурсів і з відновлюваних джерел енергії.

СПОСОБИ ВИДОБУТТЯ ВОДОРОДУ

• парова конверсія метану та природного газу;
• електроліз води;
• газифікація вугілля;
• піроліз;
• часткове окиснення;
• біотехнології

Паровий риформінг метану

Спосіб відділення водню шляхом парового метанового реформінгу застосовний до копалин, наприклад, до природного газу - його нагрівають і додають каталізатор. Природний газ не відновлюється джерело енергії, але поки що він є і видобувається з надр землі. Міністерство енергетики стверджує, що викиди автомобілів, які працюють на реформованому водні, вдвічі менші, ніж у автомобілів, які працюють на бензині. Виробництво реформованого водню вже запущено на повну котушку і добувати водень у такий спосіб дешевше, ніж водень з інших джерел.

Газифікація біомаси

Водень також видобувають із біомаси - сільськогосподарських відходів, відходів тваринництва та стічних вод. Використовуючи процес, який називається газифікація, біомасу поміщають під вплив температури, пари та кисню, щоб утворити газ, який після подальшої обробки дає чистий водень. «Існують цілі полігони для збирання сільськогосподарських відходів – готові джерела водню, потенціал яких недооцінений і витрачається марно», нарікає директор з політики Асоціації з дослідження водневої енергетики та паливних елементів, Джеймс Варнер.

Електроліз

Електроліз – процес відділення водню з води за допомогою електричного струму. Цей спосіб звучить простіше, ніж метушня з викопним паливом і відходами тваринництва, але має недоліки. Електроліз конкурентоспроможний у тих районах, де електрика дешева (у Росії могла б бути Іркутська область - 8 електростанцій на область, 1 рубль 6 копійок за кіловат-годину).

Сонячні водневі станції компанії Hondaвикористовують енергію сонця та електролізер, щоб відокремити «Н» від «О» в Н2О. Після відділення водень зберігається в баку під тиском 34.47 МПа (мегапаскаль). Використовуючи тільки сонячну енергію, станція створює 5700 літрів водню на рік (цього палива достатньо для одного автомобіля із середнім річним пробігом). При підключенні до електричної мережі станція видає до 26 тисяч літрів на рік.

«Щойно водень отримає нішу на паливному ринку, і як тільки на нього буде попит, стане ясно, який спосіб вилучення водню вигідний», каже директор з політики Асоціації з дослідження водневої енергетики та паливних елементів Джеймс Варнер. «Деякі із способів виробництва водню вимагатимуть нових законів, які регулюють його видобуток. Якщо водень матиме постійний попит, побачите, як почнуть регулювати правила користування сільськогосподарськими відходами та водою для електролізу».

Основну частину водню, що видобувається у Сполучених Штатах щороку, застосовують для переробки нафти, обробки металів, виробництва добрив та переробки харчових продуктів.

ЗДЕШЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ВОДОРОДНИХ АВТОМОБІЛІВ ТА ЇХ РОЗВИТОК

Ще одна перешкода для автовиробників на водневому паливі - ціна водневих технологій. Наприклад, набір паливних елементів для автомобілів до теперішнього моменту, спирається на платину як каталізатор. Якщо доводилося купувати колечко із платини для коханої, висока ціна на метал вам відома.

Вчені з Лос-Аламоської національної лабораторії довели, що заміна цього дорогого металу на більш поширені - залізо або кобальт, як каталізатор можлива. А вчені з Case Western Reserve University розробили каталізатор з вуглецевих нанотрубок, які у 650 разів дешевші, ніж платина. Заміна платини як каталізатора в паливних елементах помітно знизить вартість технології водневих паливних елементів.

На цьому дослідження щодо вдосконалення водневого паливного елемента не закінчуються. Mercedes розробляє технологію стиснення водню до тиску 68.95 МПа (мегапаскаль), щоб на борту автомобіля містилося більше палива, з передовим як додатковим сховищем енергії. "Якщо все вийде, у автомобілів на водні діапазон руху перевищить 1000 км." вважає професор Герберт Колер, віце-президент Daimler AG.

Міністерство енергетики США стверджує, що собівартість збирання автомобілів з паливним елементом знижено на 30 відсотків за останні три роки та на 80 відсотків за останнє десятиліття. Термін служби паливних елементів збільшився вдвічі, але цього замало. Для конкурентоспроможності з електромобілями термін служби паливних елементів необхідно збільшити вдвічі. Нинішні автомобілі з водневим паливним елементом працюють близько 2 500 годин (або приблизно 120 000 км), але цього мало. «Щоб конкурувати з іншими технологіями, потрібно досягти результату в 5 000 годин як мінімум», говорить один із членів вченої ради міністерської програми з паливних елементів.

Розвиток технологій водневих паливних елементів знизить собівартість виробництво автомобілів за рахунок спрощення механізмів та систем, але вигоду виробники отримають лише за серійного випуску. Перешкодою на шляху до масового випуску автомобілів на водні служить те, що немає оптових поставокзапчастин для автомобілів із водневим паливним елементом. Навіть автомобіль FCX Clarity, який вже випускається серією, не забезпечений додатковими запчастинами за оптовими цінами (просто вони не користувалися пошуком від ). Автовиробники вирішують проблему по-своєму, встановлюють паливні елементи водню дорогі моделідля обкатки. Дорогі автомобілівипускаються у меншій кількості, ніж бюджетні, а значить і проблем із постачанням запчастин до них немає. «Ми впроваджуємо "водневу технологію" в люксові автомобілі та відслідковуємо, як вона себе показують на практиці. Поки ринок приймає водневі автомобілі, як років 10 тому приймав технологію гібридів, автовиробники в цей час нарощують обсяги водневих моделей, спускаючись ланцюжком до бюджетних авто», говорить Стів Елліс, менеджер з продажу автомобілів з паливним елементом компанії Honda.

Паливні елементи з водневим паливом у польових умовах

Починаючи з 2008 року, компанія Honda розпочала обмежену лізингову програмудля 200 седанів FCX Clarity, які пересуваються водневими паливними елементами. Як результат, лише 24 клієнти з Південної Каліфорнії, США, платили протягом трьох років щомісячний внесок у 600 доларів. У 2011 році термін оренди закінчився, і компанія Honda продовжила договори з цими клієнтами та підключила нових до дослідницької компанії. Ось те, що компанія дізналася нового за час досліджень:

1. Водії FCX Clarity без проблем пересувалися на короткі дистанції через місто Лос-Анджелес та його округи (Honda стверджує, що діапазон руху FCX – 435 км).
2. Відсутність необхідної інфраструктури – основна незручність для орендарів, які живуть далеко від водневих заправних станцій у Каліфорнії. Більшість станцій розташовані неподалік Лос-Анджелеса, прив'язуючи автомобілі до 240-кілометрової зони.
3. У середньому водії проїжджали 19,5 тисячі кілометрів за рік. Один із перших орендарів щойно перетнув показник у 60 тисяч км.
4. Продавці, які відпускають у лізинг автомобілі FCX Clarity проходять спеціальну підготовку"Як навчати клієнтів поводитися з водневим автомобілем". «Продавцям ставлять питання, яких вони раніше не чули», каже менеджер з продажу та маркетингу автомобілів Hondaз паливними елементами, Стів Елліс.

ЧИ ОТРИМАЄ "ВОДОРОДНА" ПРОГРАМА ПІДТРИМКУ УРЯДУ?

Виробники автомобілів та будівельники заправних мереж сходяться на думці, що знизити витрати у короткостроковій перспективі без втручання з боку держави не вийде. Що у США, однак, видається малоймовірним, за всіх описаних грошових вливань місцевої адміністрації Штатів та Міністерств.

З міністром енергетики Стівеном Чу, адміністрація Обами неодноразово намагалася скоротити фінансування програми розвитку водневих паливних елементів, але досі всі ці скорочення скасовував конгрес.

Акцент на акумуляторних технологіях прихильникам водню видається недалекоглядним. "Це взаємодоповнюючі технології", говорить Стів Елліс, представник компанії Honda. Технологія, розроблена для FCX, наприклад, розгорнута і електромобіль Fit. "Вважаємо, що водневі паливні елементи у поєднанні з електромобілями переплюнуть усі альтернативні джерела енергії очоливши цього десятиліття".

Незадоволені й ті, хто платить зі своєї кишені за будівництво нових заправних станцій. Кажуть, що не відмовилися б від допомоги держави доти, доки не збільшиться попит на водневий вид палива та не знизяться витрати на відновлювані джерела енергії.

Том Салліван вірить в енергетичну незалежність настільки сильно, що вклав усі гроші, отримані від мережі супермаркетів у SunHydro, компанію, яка будує водневі заправні станціїна сонячних батареях. Том вважає, що цільове зниження податків могло стимулювати підприємців вкладати гроші в будівництво водневих станцій, що працюють від сонячної енергії. "Необхідний стимул, щоб люди вкладалися в такі підприємства", - говорить Том. «Люди в тверезому розумі, ймовірно, не вкладатимуть гроші у будівництво водневих заправних станцій».

Для Стіва Елліс з компанії Honda це питання як практичне, так і політичне. "Технологія водневого палива допомагає суспільству заощадити на паливі і зберегти екологію", каже Стів. "Якщо це так, то чи допоможе суспільство самому собі перейти на альтернативний вид палива?"

Мінус альтернативних джерелпалива вже застосовуваних в автомобілях, типу рослинної олії (про це докладніше тут) або природного газу, в тому, що вони не відновлюються, на відміну від водневого палива.

ПІДСУМК

Мінуси водневого палива:

• видобуток водню доки досконала і забруднює довкілля;
• облаштування мережі водневих заправних станцій коштує дорого (півтора трильйона доларів США);
• власники машин прив'язані до заправних станцій (ви заручник штату Каліфорнія, далі не поїдеш).

Плюси водневого палива:

• у водневих автомобілів нульовий рівень викидів, бережемо природу;
• швидке заправлення (від 3 до 5 хвилин);
• економічно водень виграє у бензинових автомобілівза ціною витрати палива (600 км за 3369 рублів на водні проти 6060 рублів за подорож на бензині).

А тепер настав час наукового відео!

Водень давно вважається чи не найкращою заміною бензину. Це не дивно, адже за його згоряння виділяється вода, а не шкідливі речовини. Ось тільки, незважаючи на всі очевидні переваги, суперечки та дискусії про водневий автомобіль точаться досі. І це при тому, що багато корпорацій, Toyota, BMW, Ford, постійно ведуть роботи з використання такого газу як джерела енергії для руху машини.

Воднева установка для автомобіля, з неї все починалося

Згідно з історичними відомостями, перший двигун ДВС був водневим, хоча часом використовувався і світильний газ. Але знадобилося ще багато років для вдосконалення такого двигуна, і тільки в 1859 році був побудований перший самохідний екіпаж, паливом для якого служили згадані гази. Так що можна сказати, що сучасний транспортпочинався з автомобіля із водневим двигуном. Хоча надалі він поступився своїм місцем бензиновому.

Відомо кілька випадків, коли за відсутності звичного пального, водневий генераторзабезпечував автомобіль паливом. Але тим не менш, при всіх перевагах такого джерела енергії він не знайшов широкого застосування, хоча багато автомобільних корпорацій, та ж сама Toyota, працюють над можливістю створення автомобіля на водневому паливі, і треба сказати не без успіху.

Про водневі двигуни

Відомі кілька різних варіантівяким може бути такий мотор і що може лежати в основі його роботи.

Згоряння водню

Це звичайний ДВС, що працює безпосередньо на водні або його суміші з бензином. В результаті такої добавки покращується згоряння суміші, збільшується ККД двигуна, зменшується при згорянні вміст окису вуглецю. Однак у конструкцію автомобіля доводиться вводити бак для зберігання водню, причому рідкого. А це не додає місця у багажнику та не підвищує безпеку при зіткненнях.

Такий принцип використання водню реалізує BMW, причому основним завданням компанія вважає можливість застосування будь-якого виду палива (бензин, водень). Вже створено, і тривалий час успішно експлуатуються кілька зразків, що працюють на подібному принципі. Щоправда, при цьому переважно залишаються недоліки, властиві звичайному автомобілю.

Паливні елементи

Іншим способом використання водню є паливний елемент. Його конструкція представлена ​​на малюнку

В результаті проходження через анод та катод молекул водню та кисню та їх взаємодії утворюється вода та електричний струм. Якщо з'єднати декілька таких елементів, то виходить своєрідний генератор, що забезпечує роботу електромотора. По суті, подібним чином створюється електрохімічний генераторелектричний струм.

Цей варіант побудови автомобіля, що використовує водень як паливо, реалізує Toyota. Вона має намір перейти від випуску прототипів до серійного виробництваелектромобілів на основі паливних елементів За наявними повідомленнями, водневий автомобіль Toyota повинен випускатися серійно з 2015 року.

А чи так гарний водень?

Вважається, що основною перевагою автомобіля, що використовує водень, є його екологічність.Загальноприйнято, що при згорянні водню замість окису вуглецю та інших шкідливих речовинз'являтиметься вода, точніше водяна пара. Однак при цьому використовується не чистий кисень, а повітря, до складу якого входить азот. В результаті камери згоряння утворюються оксиди азоту. А їх вплив на довкілля може бути набагато гіршим, ніж звичайних вихлопних газів.

Крім того, слід врахувати, що потрапляння на гарячі частини ДВС водню може викликати його запалення. Тому найбільш підходящим для використання такого палива є роторний двигун, в якому газ надходить у холодну частину, а потім переганяється у гарячу.

Дуже велика дискусія взагалі йде про те, чи має право на існування водневий автомобіль. Тут є кілька проблем, без вирішення яких немає сенсу говорити про майбутнє подібної техніки. Водень спочатку треба отримати, для чого потрібна якась установка. Джерелом його отримання може бути вода чи метан.

Ось тут і виникає одна з основних проблем.

• Метан сам є добрим енергоносієм, і піддавати його додатковій переробці, щоб потім спалити готовий продукт, досить нераціонально, можна одразу спалювати метан без зайвих витрат.
• З водою картина ще цікавіша. Щоб отримати один кубічний метр водню, необхідно витратити електроенергії в чотири рази більше, ніж може виробитися при спалюванні цього обсягу газу.
• Необхідно врахувати, що при виробництві водню відбуватимуться викиди шкідливих речовин і що виявиться кращим – невідомо. Замість викиду вихлопних газів автомобіля утворюватимуться свої відходи при отриманні газу.
• Крім того, дуже проблематичним є питання зберігання. Він досі не вирішений, водень здатний проникати через будь-який матеріал, і зберігати його треба в рідкому вигляді, а це ще додаткові витрати, і не маленькі, які необхідно додати до понесених на етапі отримання. А при витоках газу утворюється вибухонебезпечна суміш із повітрям.

Наступною проблемою, що практично ставить хрест на використанні водню як паливо для автомобіля, є відсутність відповідної інфраструктури. Під цим необхідно розуміти насамперед мережу заправних станцій.

Так що з уже сказаного має бути ясно, що водень не є альтернативним джерелом енергії, принаймні поки не буде реалізований спосіб його дешевого отримання. І міфи про світле майбутнє водневої енергетики – просто один із методів боротьби великих корпораційміж собою.

А таки спробувати можна – водневий генератор для автомобіля

Незважаючи на такий безрадісний висновок про водневу енергетику в промисловому масштабі, можна спробувати використати варіант отримання так званого газу Брауна безпосередньо на автомобілі. По суті, це той самий водень, результат електролізу води, тільки проведеного на машині. Під капотом монтується спеціальна установкагенератор водню, харчування на яку подається від бортової мережі.

Зрозуміло, що за інших рівних умов потужність, що витрачається на рух, зменшиться, частина енергії додатково витрачається на виробництво газу. Але результати, отримані під час численних випробувань, показують, що подібна установкадозволяє заощаджувати до тридцяти відсотків бензину.

Як улаштований такий генератор, дозволяє зрозуміти малюнок. Приклад виготовлення найпростішого варіанта показаний на відео

і


Його основу становлять металеві електроди, частина з яких приєднана до плюсу, а частина мінус б/с. Всередину залита вода (синя стрілка), а з ємності виходить газ Брауна (блакитна стрілка). Через шланг газ подається до впускного патрубка ДВС.

Як реально подібна установка знаходиться під капотом, видно на фото.

Ось такий невеликий генератор газу Брауна дозволить будь-який автомобіль зробити трохи ближчим до творінь концерну Toyota або BMW, отримуючи деяку економію бензину.

Щоправда, суперечки з приводу того, чи отримує власник вигоду від такого пристрою, не вщухають. Одні стверджують, що генератор того вартий, інші оперуючи формулами та іншими доводами, доводять, що це міф, і насправді від водневого генератора немає ніякого користі.

Водень вважають пальним майбутнього, але чи так це? Для його повсюдного використання існує безліч проблем, і хоча провідними автовиробниками, такими як Toyota, в цьому напрямку докладаються значні зусилля, є певні сумніви, що найближчим часом водень зможе замінити бензин. Але є думка, що якщо використовувати найпростіший генератор газу Брауна, то цілком можливо домогтися економії бензину на своєму автомобілі, не чекаючи на прихід водневої енергетики.

Рано чи пізно запаси нафти по всьому світу добігають кінця. Природно, це навряд чи відбудеться завтра, але вже сьогодні ціни на паливо на основі нафти суттєво зросли. Цей факт став добрим стимулом для розробників, які займаються винаходом палива майбутнього. До того ж це має бути не просто паливо, а, бажано, паливо, що відновлюється. Багато хто впевнений, що машина на водні – іграшка. Давайте подивимося, чи це так.

Паливо майбутнього

Про таке паливо ще давним-давно писав у своїх пригодницьких романах відомий письменник Жуль Верн. В одному із своїх романів на тему альтернативного джерела енергії письменник сказав, що продуктом для енергії стане звичайна вода. І так сталося. Так, це не вигадка.

Вода, а точніше, одна з її складових – водень – не лише перший хімічний елемент. Це ще й джерело енергії майбутнього. І уявіть собі, це майбутнє вже зовсім поряд.

Сьогодні японські компаніївиробляють двигуни, які працюють лише на такому виді палива. від "Тойоти" - перший у світі серійний автомобіль, оснащений цим двигуном.

Машина є седан з чотирма дверима. У ньому встановлено електричний двигунпотужністю 151 л. с. Ви запитаєте, до чого тут водень, адже двигун електричний? Давайте розберемося.

Технології «Тойоти-Мірай»

Електричний двигун живиться від спеціального конвертера. А він уже одержує енергію безпосередньо з водню. Газ міститься у баках автомобіля під високим тиском. Ємності виготовлені з

Але для реакції ще потрібний кисень. Так це так. Кисень машина отримує прямо з радіатора під час руху. Однією заправкою двох баків воднем буде достатньо, щоб подолати автомобілем до 480 км. Заправка займає лише 3 хвилини. За цей час у баки машини заллється 170 літрів газу. У середньому машина на водні витрата становитиме близько 4,7 літра на 100 км пробігу.

Як це працює?

Коли водень входить у реакцію з киснем, відбувається бурхлива хімічна реакція, під час якої виробляється електрична енергія. Вона зберігається в акумуляторі. У рух автомобіль наводиться синхронним двигуномзмінного струму.

Технічні характеристики «японця»

Максимальна швидкість, яку здатна машина на водні, становить 180 км/год. До 100 км автомобіль здатний розігнатися лише за 9 секунд.

Крім того, що на «японці» можна їздити і не завдавати шкоди екології, також даний автомобіль можна застосовувати в домашніх умовах як електростанція. Інженери та конструктори, які брали участь у розробці новинки, стверджують, що за допомогою такої системи подається струм на цілий будинок. Таким чином можна вільно користуватися протягом 5 днів.

Знижки на паливо для покупців

Ті жителі Японії та США, які придбають автомобіль на водні, отримають великі знижкиі безкоштовне заправленнясвоїх машин. Автори грандіозного проекту впевнені, що на них чекає успіх. Однак інші автовиробники не сидять склавши руки. І незабаром споживачі можуть одержати великий вибір машин на альтернативному паливі.

великий і жахливий

Про те, що водень може стати номером 1 у питаннях альтернативного палива, кажуть досить давно. Ще до економічної кризи у далекому 2008 році ЗМІ постійно друкували репортажі про те, як чудово можна використати силу водню.

Будь-яка машина на водні вважалася проривом, а її творців зводили чи не в лик святих. Непідготовлені читачі та автолюбителі впевнено вважали це справжнім проривом, але треба сказати, що це не так.

150 років тому

Реальний стан речей трохи відрізняється від того, що пишуть у блогах, присвячених альтернативної енергетики. Водень у такій якості використовується вже близько 150 років. Автомобіль на водні допоміг виграти війну

Перший двигун внутрішнього згоряння на такому паливі був побудований Ленуаром в 1860 році. Потім, у 1942 році, стався досить масовий переклад усієї автомобільної технікисаме на водневе джерело енергії.

Це сталося у блокадному Ленінграді. Спочатку водень мав застосовуватися у системах ППО для аеростатів. Проте великі російські інженери зуміли змінити ситуацію.

Як це було?

Аеробуси застосовувалися для захисту міста. Ці, наповнені до країв воднем, об'єкти з гуми, що літають, не давали можливості фашистським літакам вести прицільну стрілянину по місту.

Однак гумовий повітряний захист мав один величезний мінус. Через те, що оболонка аеробуса пропускала цей газ, аеробуси знижувалися. Замість водню його місце займали різні водяні пари та інші гази. Тому іноді аеробуси опускали на землю, стравлювали та заправляли заново.

Для заправки аеробусів застосовувалися лебідки та бензинові вантажівки ГАЗ АА. А в умовах блокади бензин коштував у Ленінграді дуже дорого. Війна виснажила запаси, а Борис Шеліц, який тоді був військовим техніком, служив якраз на заправній станції цих аеробусів. Так ось. Не стало бензину тобто зовсім. Він намагався використовувати для спуску літаючих тіл електричні лебідки. Однак незабаром закінчилася електрика. Було випробувано багато різних джерел альтернативної енергії.

Одного разу військовий технік подумав, що водень можна використовувати інакше, ніж просто нацькувати в небо. Адже тепло, яке видає цей газ при згорянні, у 4 рази перевищує таке від вугілля, у 3 рази – від бензину та інших нафтопродуктів. Шеліц попросив дозволу на експеримент, і його підписали. Чи треба казати, що так з'явилася машина на водні?

Принцип роботи

Схема вченого зводилася до приєднання аеробуса за допомогою шланга до вхідного колектора двигуна автомобіля. Водень потрапляв у циліндри, минаючи при цьому карбюратор. Дозування водню, а також необхідного для реакції повітря, виконували за допомогою дросельної заслінкиабо ж педаллю "газу".

Перші досліди Шеліц проводив у мороз. Двигун завівся легко, незважаючи на температуру за бортом. Мотор пропрацював стабільно та довго. Щоправда, аеростати вибухнули, а Шеліца контузило. Після цього було придумано спеціальну систему захисту. Вона заснована на водяному затворі, який виключав спалах суміші при спалахах в колекторі мотора. Так машина на водні стала безпечнішою.

До речі, після того, як один із двигунів розібрали, на ньому практично не було слідів зносу. У циліндрах не було нагару, а були лише водяною парою.

Водень рятує життя

Винайдена таким чином машина на водні під час війни допомогла врятувати безліч життів, вистояти блокаду, а сам Шеліц отримав за цю розробку нагороду і навіть запатентував її. Розробник був нагороджений Червоною Зіркою.

Водневе таксі

Після війни, коли водень уже не було де дістати, про це почали забувати. Проте деякі люди ще пам'ятають, як в Україні, у Харкові, працювало таксі, але не просте, а водневе.

Заощадити разом із газом Брауна

У більшості навіть найсучасніших автомобільних ДВЗ паливозгоряє далеко не оптимально. Близько 60% суміші повітря і палива просто губляться в надрах випускного колектора. У колекторі суміш згоряє в повному обсязі, а при цьому ще й утворює досить токсичні вихлопні гази.

Можна використовувати водневий генератор. Це принципово нове обладнання, яке дозволить суттєво заощадити на паливі в машині. Більшість таких пристроїв мають стандартну принципову схему. Однак безпосередньо генератор водню для автомобілів різних виробниківможе мати певні відмінності.

Водень як добавка до палива хотіли використовувати давно. Але тоді не було систем, що дають змогу оптимізувати суміш палива і так званого газу Брауна, який подавався в циліндри.

Генератор водню для автомобіля у своїй роботі застосовує принцип електролізу. Вода тут застосовується як каталізатор. Але вона не розкладається на дві складові – кисень та водень. У сучасних генераторах використовують не що інше, як це гідроген коричневого або зеленого кольору. Іноді його називають водяним газом чи оксигидрогеном. Формула його HHO. Його відмінність у цьому, що він повністю безпечний і вибухає. До того ж, весь газ, який виробиться, повністю надійде в циліндри.

Подібні генератори складаються з пристрою, що виробляє електроліз, та ємності. Процеси електролізу контролюються спеціальним модулятором. В інжекторних двигунах конструкція також передбачає оптимізатор. Він дозволяє в автоматичному режимі регулювати співвідношення змісті палива та повітря з газом Брауна.

Види каталізаторів

Пристрої, що використовуються в електролізерах, бувають прості, з розділеними осередками та сухого типу.

У першому випадку електролізер має найпростішу і достатньо примітивну конструкцію. Управління їм також дуже просте. Пристрій здатний видавати до 0,7 л газу на хвилину. Він призначається для автомобілів об'ємом двигуна до 1,4 л.

Каталізатор із роздільним типом осередків - вже щось ефективніше. Тут у комплекті з обладнанням є все необхідне програмне забезпечення. Пристрій може видати близько 2 л на хвилину. Цей апарат має максимальну ефективність.

Пристрій сухого типу застосовується переважно на машинах із досить тривалими робочими циклами. Продуктивність у нього середня. Вона залежить від того, скільки пластин у цій конструкції. Так як пластини мають відкрите розташування, виходить забезпечити хороше охолодження.

Як зробити паливну комірку для авто?

Паливну комірку або пристрій, який вироблятиме водень з води та розміщуватиметься на борту автомобіля, можна зробити самостійно. Згенерований газ потім необхідно подати у впускний колектор. Так можна досягти суттєвого зниження витрати палива, а в деяких випадках можна збільшити потужність автомобіля.

Модернізуємо генератор

Для того, щоб покращити систему видобутку водню, додайте до цієї системи ще одну ємність. Вона має бути трохи вище, ніж перша. Поєднати їх можна за допомогою трубок. Так можна ефективніше використовувати систему.

Електронний блок

Дану частину генератора можна також зібрати своїми руками, особливо якщо є знання у сфері електроніки. Якщо таких знань та навичок немає, то краще звернутися до фахівців у цих галузях. Блок управління повинен в автоматичному режимі змінювати струм, який подається на пластини, виходячи з обертів двигуна.

Потужність можна встановити лише досвідченим шляхом неодружених оборотахдвигуна, а також під навантаженням. Електронний блокповинен отримувати інформацію з датчиків автомобільної системи керування.

Після монтажу цього генератора потрібно ще раз переконатися в герметичності та надійності всіх з'єднань цієї конструкції. Витік небезпечний не тільки вірогідністю вибуху, така машина вестиме в результаті ефект буде вкрай негативним. Але в цілому така машина на водні, зроблена своїми руками, дозволяє економити від 25% до 40% палива.

Подібна техніка та такі способи економії палива вже давно та успішно використовуються у всьому світі. Відомий актор Арнольд Шварценеггер уже давно їздить комбінованою машиною, яка працює на бензині з воднем. Автомобіль коштував кінозірці 150 тисяч доларів. Витрата палива на цьому комбінованому двигуніскладає 5,8 л на 100 км.

Сьогодні така машина на водні в Росії також може бути дуже актуальною.

Отже, ми з'ясували всі особливості та принцип роботи автомобілів на даному екологічному виглядіпалива. Як бачите, це цілком реальна альтернатива сьогоднішньому бензину. І є сподівання, що вже в найближчі десятиліття людство перейде на новий щабель розвитку, де вулицями їздитимуть автомобілі, що працюють на водні.

Продажі автомобіля Toyota Mirai («майбутнє» яп.) – першого у світі серійного автомобіля з водневим двигуном. Ціна новинки складає 7 236 000 єн (приблизно $61 100), при цьому уряд Японії субсидує покупку на 2.02 млн ієн (трохи більше як $17 000). Згідно з планами компанії, продажі мали розпочатися навесні 2015 року, однак, оскільки кількість попередніх замовлень перевищила очікування, було прийнято рішення про перенесення дати на ранній термін.

Mirai - чотиридверний седан, двигуном якого є електромотор з потужністю в 151 л. с., одержує енергію від конвертера, вихідною речовиною якого є водень, що зберігається у двох баках з вуглецевого волокна під тиском 70 МПа. Необхідний для хімічної реакції кисень надходить прямо з радіатора автомобіля під час руху. Однієї заправки вистачить на пробіг 480 км, а сама заправка 5 кілограмами (170 літрів) водню триває близько 3 хвилин. Максимальна швидкість Mirai становить 111 миль на годину (близько 180 км/год), при цьому для розгону до 100 км/год потрібно 9 секунд.

Під капотом у Mirai

У Європі автомобіль офіційно презентують на автосалоні в Женеві, а в Америці продажі почнуться наприкінці наступного року за ціною $57 500 (що порівняно з дітищем Ілона Маска. електрокарами Tesla) тільки у Каліфорнії і лише у кількості 200 примірників - на Наразіводневі заправні станції на території США відсутні, і Toyota спільно з Air Liquide планує їх побудувати в кількості 12 штук до початку продажів - ціна однієї станції становить $7.2 млн. Як очікується, кінцева ціна на авто з урахуванням усіх знижок та державних субсидій може становити $45 000 .

Усередині у Mirai

Крім свого прямого призначення, силова установкаавтомобіля може служити ще й своєрідною домашньою електростанцією для дому: інженери стверджують, що за допомогою розробленої ними системи відбору потужності (Power take off System) середній японський будинок може харчуватися електроенергією, що виробляється, протягом 5 днів. Цікаво відзначити, то думка про це нестандартне використанняавтомобіля виникла через значні ризики катастроф у Японії, коли через цунамі цілі міста залишаються без електрики.

Незалежно від того, чи є причини хвилюватися Ілону Маску, ТАСС, посилаючись на колишнього міністра Саудівської Аравії Ахмеда Закі Ямані, зазначає, що «епоха нафти добігає кінця»:

Внаслідок поширення альтернативних джерел попит на нафту скорочуватиметься. У сфері генерації електроенергії її вже заміняють атомні та вітряні установки. Для транспорту нафта все ще потрібна, проте попит і там падає через поширення гібридних і електричних машин. Нафтова ера остаточно закінчиться, якщо вдасться практично впровадити водневе паливота дешево його виробляти".

каже експерт.

03.02.2016

Ресурси нашої планети не нескінченні, у тому числі й запаси чорного золота (нафти). Незважаючи на зниження світових цін та наявність певних запасів, усвідомлення важливості альтернатив не залишає голови багатьох умів людства. Минуть роки, і світ зіткнеться з нестачею енергоресурсів.

Але майбутній дефіцит нафти – не єдина причина пошуку нових варіантів. Люди почали думати про майбутнє нашої планети та збереження навколишнього середовища. На цьому фоні і почалися розробки водневих двигунів - пристроїв, здатних працювати на невичерпному, доступному та безпечному паливі.

Суть проблеми

Одна з головних проблем – звісно, ​​викиди в атмосферу. У 2015 році джерела близько третини всіх викидів CO2 – транспортні засоби (насамперед автомобілі). За результатами досліджень до 2050 року викиди вуглекислого газу тільки зростатимуть (разом із збільшенням автопарку).

Крім CO2, є ще одна проблема - окису азоту, які негативно позначаються на здоров'я і призводять до різних проблем з дихальною системою людей. Вченим вже вдалося довести, що однією з причин астми є оксид азоту.

Важлива проблема – зростання цін на енергоносії. Як показала практика, підвищення чи зниження ціни на нафту не дуже позначається на вартості палива. Бензин (солярка) є і будуть дорогими. Ціна якщо і падатиме, то лише незначною мірою. На цьому тлі необхідний пошук альтернативи, здатної подарувати незалежність у енергетичній сфері.

Історія

Майже половина нафти, що видобувається у світі, йде на виробництва палива для машин. Водень як заміну класичному «чорному золоту» розглядається вже давно. Причина проста - запасів цієї речовини на планеті достатньо, щоб тисячоліттями «годувати планету». Крім цього, водень нескладно виділити із води, тому з пошуком ресурсів проблем немає. Єдина складність - перевезення та зберігання, але й ці питання вже вирішуються.

Перша установка, що працює на водні, з'явилася в 1841 (мова йде про запатентовану версію). Вже через 11 років у Німеччині вдалося побудувати ДВС, який міг працювати на суміші двох елементів – водню та повітря. На відомому світі дирижаблі Гіндебург стояв двигун, що працює на світильному газі (у його складі було половина водню). Але після трагедії з дирижаблем у 1937 році та загибелі 37 осіб інтерес до водню, як палива, тимчасово було втрачено.

Але вже у 70-х роках 19 століття розробники знову повернулися до створення водневого двигуна. На сучасному етапі важливість удосконалення та активного впровадження таких технологій обговорюється на найвищому рівні. Популярність обумовлена ​​і зростанням цін на нафтопродукти, що змушує багато країн шукати реальні та доступні альтернативи.

Ідею створення водневого двигуна не тільки підхопили, а й впровадили такі популярні виробники, як Хонда Моторз, Дженерал Моторз, Форд, БМВ та інші.

Види водневих авто

Якщо розглядати існуючі водневі авто, то серед них можна виділити три основні групи:

• Транспортні засоби із звичайним мотором, здатним працювати на водні або водневому складі.Дані типи авто універсальні, тобто здатні їздити на чистому водні або за допомогою застосування водню як добавка до палива. Особливість таких автомобілів - високий рівеньККД (у разі змішування з паливом майже на 15-20%). Другий позитивний момент – очищення вихлопу. Зокрема, зниження чадного газу та вуглеводів зменшується майже на 50%, а оксидів азоту – на 500%. Такі авто виробляють як за кордоном, так і в країнах СНД. При цьому перші транспортні засоби з'явилися приблизно у 80-х роках минулого століття.

• Машини з електричним живленням.Такі транспортні засоби називають "гібридами". Їх особливість - приведення коліс у рух за допомогою електричного приводу, що живиться АКБ. Особливість гібридного мотора- Здатність працювати як на звичайному водні (чистої суміші), так і на суміші з класичним паливом. Перший варіант є більш вигідним з позиції витрат та економічно обґрунтованим. Загальний ККД у авто з електродвигуном може досягати 95%. У порівнянні з ДВЗ та їх 30-35% такий високий параметр справді вражає. Таким чином, перехід на водень може підвищити корисну дію двигуна майже втричі. Але тут не все ідеально. Навіть для АКБ та його заряду потрібне паливо, тому шкідливі вихлопи все одно будуть присутні. Щоб усунути шкідливі пари повністю, було створено розглянутий нижче тип водневого двигуна.

• Водневий автомобіль, у якому встановлений електричний двигун, що працює від основного палива.За теорією такий вузол здатний працювати від суміші водню та повітря. ККД пристроюможе сягати 85%. Але це теоретично. На практиці вдалося досягти лише 75%. В умовах міського циклу такий транспортний засіб отримує масу переваг перед звичайними авто(Насамперед, щодо витрат на паливо).

Як це працює?

Схема роботи авто на водні виглядає так:

• поршень переміщається зверху донизу, відкриваючи при цьому клапан випуску;
• тиск у камері згоряння стає рівним атмосферному;
• при досягненні поршнем нижньої точки відбувається герметизація камери;
• клапан випуску закривається, а через клапани подачі палива здійснюється упорскування паливної суміші(гримучого газу);
• у процесі згоряння суміші тиску в камері зростає; цієї сили достатньо, щоб відкрити встановлені в ГБЦ зворотні клапани та здійснити викид продуктів горіння;
• тиск знижується, що призводить до закриття зворотних клапанівта герметизації камери згоряння;
• дія створеного тиску сприяє переміщенню поршня та його поверненню до початкової точки;
• як тільки поршень стає у верхній позиції, знову відкриваються клапани впуску і так далі.

Як наслідок, принцип дії водневого двигуна нічим не відрізняється від звичайного ДВЗ. Різниця лише у застосовуваному паливі.

Що стосується отримання необхідного газу, Це може відбуватися кількома шляхами. Один із них - за допомогою електролізу води.

Описана схема є найпростішою, але вона працює. При цьому водень можна використовувати і у звичайному ДВЗ. Перевага такої заміни – швидке згоряння палива та зростання загальної продуктивності автомобіля.

Пари рідини рекомендується додавати в силовий вузолвже до наявного водневого палива. Після роботи на водні двигун реально очищається від нагару та різних «напилень». Але є і негативна сторона. Разом із нагаром водень змиває і наявну масляну плівку. Як наслідок може знизитися ресурс силового вузла.

Щоб перевести звичайний двигун на водневе паливо, варто зробити переробку в вихлопній машині і клапанної системи. Крім цього, необхідно замінити поршні, які повинні мати керамічне покриття. Якщо ж зробити подібні ситуації, то проблем зі змащенням або іржею точно не буде.

Переваги і недоліки

Можна довго обговорювати всі перспективи водневих двигунів, але перше, з чого завжди потрібно починати вивчення плюсів і мінусів конструкції.

До плюсів водневих моторів можна віднести:

• Високий рівень екологічності - одна з головних переваг, яка досі є головною рушійною силою цього нововведення. Сам водень є по-справжньому екологічним видом палива. В результаті його згоряння виникає лише вода. Це неважко побачити з прикладу простої хімічної формули - 2Н2+О2=2Н2О. Багато хто вважає, що при їзді на водневому авто з вихлопної трубибуде виливатись звичайна вода (пар). Це не зовсім так. Не можна забувати, що у двигуні є ще олія чи антифриз, які можуть потрапити у камеру згоряння, а далі – у вихлоп автомобіля. Але для вчених це не проблема – вони вже працюють над усуненням нестачі. Можливо, у найближчому майбутньому горіння олії не призводитиме до погіршення якості викидів, а воду, що з'явилася в результаті горіння, можна було б зібрати за допомогою електролізу;

• Є можливість використовувати одразу два види палива - бензин та водень. Єдине, що для цього необхідно – встановлювати дві окремі ємності. За бажання можна вибрати той вид палива, який найбільш актуальний у конкретний момент часу;

• Високий коефіцієнт корисної дії, який на 200% вище, ніж у звичайного ДВЗ та на 150% більше, ніж у дизеля;

• Більше низький рівеньшуму під час роботи;

• Фахівці сходяться на думці, що вже через 30-40 років водень повністю покриє всі потреби палива;

• Водень за всіма показниками – ідеальна суміш для застосування у вигляді палива. Він має необмежені обсяги, якщо як сировини розглядати звичайну воду.

Мінуси водневого двигуна:

• Для забезпечення належної роботи водневого двигуна потрібні потужні акумулятори, Загальна масаможе бути дуже серйозною. Як результат, загальна вага транспортного засобу стає більшою;

• Паливні елементи на водні відрізняються високою ціною, що робить дорожчим і сам транспорт. Застосування водневих елементівнеминуче призводить до підвищення пожежо- та вибухонебезпечності;