Водородный двигатель для автомобиля своими руками: Водородный двигатель для автомобиля своими руками

Содержание

практические советы по изготовлению и монтажу Печь на водороде своими руками чертежи

С экранов телевизоров нам заявляют, что количество нефти стремительно уменьшается, и вскоре бензиновые машины отойдут в далёкое прошлое. Вот только это не совсем верно.

Действительно, количество разведанных запасов нефти не очень велико. В зависимости от степени потребления их может хватить на период от 50 до 200 лет. Но в этой статистике не учитываются до сих пор неразведанные места нефтедобычи.

В действительности нефти на нашей планете более чем достаточно. Другой вопрос, что сложность её добычи постоянно возрастает, а значит, растёт и цена. К тому же нельзя списывать со счетов экологический фактор. Выхлопные газы сильно загрязняют среду и с этим нужно что-то делать.

Современная наука создала множество альтернативных источников энергии вплоть до двигателя ядерного распада в ваших машинах. Но большинство из этих технологий пока что представляют собой концепты без возможности реального применения. По крайней мере, так было до недавнего времени.

С каждым годом машиностроительные компании выпускают всё больше машин, работающих на альтернативных источниках питания. Одним из самых эффективных решений в данном контексте является водородный двигатель от бренда «Тойота». Он позволяет полностью забыть про бензин, делая автомобиль экологичным и дешёвым транспортом.

Водородные двигатели

Типы водородных двигателей и их описание

Наука непрерывно развивается. Каждый день придумываются новые концепты. Но только лучшие из них воплощаются в жизнь. Сейчас существует всего два типа водородных двигателей, которые могут быть рентабельными и производительными.

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

На данный момент тяжело сказать, какая из двух технологий по созданию водородных двигателей победит. У каждой есть свои плюсы и минусы. В любом случае работы в данном направлении не прекращаются. Поэтому, вполне возможно, что к 2030 году машину с водородным двигателем можно будет купить в любом автосалоне.

Принцип работы

Водородный двигатель работает на основе принципа электролиза. Данный процесс происходит в воде под воздействием специального катализатора. В результате выделяется гидроген. Его химическая формула следующая — ННО. Газ не обладает взрывоопасными качествами.

Важно! Внутри специальных ёмкостей газ смешивается с топливно-воздушной смесью.

В состав генератора входит электролизер и резервуар. За процесс генерации газа отвечает модулятор тока. Для обеспечения наилучших результатов в инжекторных водородных двигателях устанавливается оптимизатор. Это устройство отвечает за регулирование соотношения топливно-воздушной смеси и газа Брауна.

Характеристики катализаторов

Катализаторы, используемые для создания нужной реакции в водородном двигателе, могут быть трёх видов:

  1. Цилиндрические банки. Это самая простая конструкция, работающая на довольно примитивной системе управления. Производительность водородного двигателя, работающего с данным катализатором, не превышает 0,7 литра газа в минуту. Такие системы могут использоваться на машинах с водородным двигателем объёмом до полутора литра. Увеличение числа банок позволяет превысить данный лимит.
  2. Раздельные ячейки. Считается, что именно такой тип катализатора является наиболее эффективным. Производительность системы составляет более двух литров газа в минуту, КПД — максимальный.
  3. Открытые пластины или сухой катализатор. Данная система рассчитана на длительный срок работы. Производительность колеблется в диапазоне от одного до двух литров газа в минуту. Открытое расположение обеспечивает максимально эффективное охлаждение.

Эффективность водородных двигателей с каждым годом растёт. Сейчас начинают вводиться в эксплуатации гибридные устройства, функционирующие на водороде и бензине. В свою очередь, конструкторы не прекращают искать наиболее эффективной модели катализатора, обеспечивающей ещё большую производительность.

Водородный двигатель своими руками

Генератор

Чтобы создать эффективный водородный двигатель для автомобиля своими руками, нужно начать с генератора. Самый простой самодельный генератор — это герметичная ёмкость с жидкостью, в которую погружаются электроды. Для такого устройства достаточно источника питания в 12 В.

Штуцер устанавливается на крышке конструкции. Он отводит смесь водорода с кислородом. Собственно, это и есть основа генератора для водородного двигателя, которая подключается к ДВС.

Чтобы создать полноценную систему также понадобится дополнительный накопитель и аккумулятор. В качестве корпуса лучше всего использовать водопроводный фильтр или же можно купить специальную установку. В последней применяются цилиндрические электроды повышенной производительности.

Как видите, выделить нужный газ для реакции не так-то уж и сложно. Намного сложнее произвести его в нужном для водородного двигателя количестве. Чтоб повысить эффективность необходимо использовать электроды из меди. В крайнем случае подойдёт и нержавейка.

В ходе реакции ток должен подаваться с разной силой. Поэтому без электронного блока не обойтись. К тому же в резервуаре всегда должно быть определённое количество воды, чтобы реакция проходила в нормальных условиях. Система автоматической подпитки в водородном двигателе решает эту проблему. Интенсивность электролиза обеспечивает достаточное количество соли.

Важно! Если вода дистиллированная, электролиза не будет вовсе.

Чтобы сделать воду для водородного двигателя необходимо взять 10 литров жидкости и добавить столовую ложку гидроксида.

Устройство водородного двигателя

В первую очередь нужно позаботиться о дополнительных резервуарах и трубопроводе. Водородный двигатель нуждается в датчике уровня воды, который устанавливается в середине крышки. Это предотвратит ложное срабатывание при движении вверх-вниз. Именно он будет давать команду системе автоматической подпитки, когда это понадобится.

Особую роль играет датчик давления. Он включается на показателе в 40 psi. Как только внутреннее давление достигнет показателя в 45 psi, подкачка отключается. При превышении 50 psi сработает предохранитель.

Предохранитель водородного двигателя должен состоять из двух частей: вентиля аварийного сброса и разрывного диска. Разрывной диск активируется, когда давление достигает 60 psi, не нанося никакого вреда системе.

Для отвода тепла нужно использовать самую холодную свечу. Не подходят свечи с платиновыми наконечниками. Платина — отличный катализатор для реакции водорода и кислорода.

Важно! Уделите особое внимание созданию вентиляции картера водородного двигателя.

Электрическая часть

Важную роль в электрической схеме водородного двигателя играет таймер 555. Он выполняет роль импульсного генератора. Мало того, с его помощью можно регулировать частоту и ширину импульса.

Важно! Таймер имеет три частотных диапазона. Сопротивление резисторов в пределах 100 Ом. Подключение происходит параллельно.

В плате водородного двигателя должно быть два импульсных таймера 555. При этом первый должен иметь конденсаторы большей ёмкости. Выход с ноги 3 поступает на второй генератор. Он его собственно и включает.

Третий выход второго таймера импульсного водородного генератора подключается к резисторам на 220 и 820 Ом. Транзистор усиливает ток до нужной величины. За его защиту отвечает диод 1N4007. Это обеспечивает нормальную работу всей системы.

Итоги

Сейчас водородный двигатель уже не плод фантазии учёных, а вполне реальная разработка, которую можно сделать самостоятельно. Конечно, по характеристикам подобный агрегат будет уступать заводской модели. Но экономия для ДВС всё равно будет заметной.

Водородные двигатели не просто помогают сократить потребление бензина, но и являются полностью безопасными для окружающей среды. Именно поэтому уже в первом квартале продажи водородного автомобиля марки «Тойота» побили все рекорды в Японии.

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Раньше загородные дома можно было отапливать только одним способом – растапливали печь дровами или углем. Сегодня же для отопления частного дома используют разнообразное топливо: дизель, мазут, природный газ, электричество. Однако с ростом цен на топливо многие владельцы домов стараются найти более дешевый способ отопления. Одним из них является обычная вода, которую использует водородный генератор для образования такого топлива, как водород. Водород является неиссякаемым источником энергии. Его можно применять не только для обогрева помещений, но и для автомобиля.

Генератор водорода: устройство и его принцип работы

Использовать водород для обогрева жилых домов очень выгодно, так как он обладает высокой теплотворной способностью и при этом не происходит выделения вредных веществ. Однако в чистом виде добыча водорода невозможна, большое содержание его находится в реках, морях и океанах. Организм человека даже состоит из 63% водорода.

Чистый водород можно получать из многих различных химических соединений, например, водорода и кислорода. Самый известный способ получения водорода – это электролиз воды.

Чтобы получить чистый водород необходимо воду расщепить на два атома (НН) водорода и атом кислорода (О). Это и есть принцип работы водяного генератора: получение водорода с помощью электролиза. Газ, который выделяется при этом, назвали в честь великого физика Брауна и он имеет формулу ННО. Такой газ при сгорании не образует вредных веществ и является экологически чистым продуктом. Однако смесь водорода с кислородом образует в итоге горючий газ, который является взрывоопасным. Поэтому используя в домашних условиях электролизер, нужно соблюдать дополнительные меры безопасности.


Водяной двигатель имеет такое устройство:

  • Генератор водородного типа, где и происходит электролиз;
  • Горелка, она устанавливается в самой топке;
  • Котел, он выполняет функцию теплообменника.

На производство такого газа, как браун, используется в четыре раза меньше энергии, чем выделяется при его сгорании. Электричество при этом расходуется очень экономно, а топливо, которое ему необходимо – это обычная вода.

Водородный генератор: его достоинства и недостатки

Сегодня электролизёр является таким же привычным устройством, как например, плазменный резак или ацетиленовый электрогенератор. Такая электролизная установка, работающая на воде (печка), стала достаточно популярной, ее применяют для обогрева частных домов, а так же устанавливают на мотоцикл или авто для экономии топлива.

Водородный генератор является экологически чистым топливом, единственным отходом, который он вырабатывает, есть вода. Она выделяется в газообразном состоянии и известна нам, как водяной пар. А он, в свою очередь, никакого негативного влияния на окружающую среду не оказывает.

Такое устройство обладает и другими положительными достоинствами, но так же и недостатками. Самый важный недостаток – это его взрывоопасность. Однако соблюдая все предосторожности и правила безопасности, можно избежать негативных последствий.

Водородный реактор имеет свои преимущества:

  • Работает на воде;
  • Экономит электричество;
  • Является экологически чистым;
  • Высокий КПД;
  • Простота обслуживания.

Такой прибор HHO можно приобрести в готовом виде в специализированном магазине, стоит он будет, конечно совсем не дешево. Однако можно сделать его и своими руками из доступных деталей, сэкономив при этом приличную сумму. Однако ему нужна защита от воды и отдельный домик для хранения.

Самодельный водородный генератор: пошаговая инструкция

Изготовление водородного генератора можно осуществит в домашних условиях, но для этого будут нужны чертежи и пошаговая инструкция всего процесса. Схема электролизера очень проста (ее можно смотреть в интернете), поэтому каких-либо специфических материалов практически не понадобится.

Для создания самодельного генератора водорода нам понадобятся некоторые инструменты и материалы: пластиковый контейнер или полиэтиленовая канистра с крышкой, прозрачная трубка длиной 1м, с диаметром 8 мм, болты, гайки, силиконовый герметик, лист нержавейки, 3 штуцера, обратный клапан, фильтр, ножовка по металлу, гаечные ключи и нож.

Собрав все это, можно приступать к его изготовлению. Сборка осуществляется по чертежам, которые можно найти в интернете или же заказать у специалиста.

Инструкция изготовления:

  • Из листа нержавейки вырезаем 16 одинаковых пластин.
  • Сверлим отверстие в одном из углов. Угол должен быть одинаковым у всех 16.
  • Противоположный угол обязательно спиливаем.
  • Устанавливаем пластины поочередно на приготовленные болты, изолируя их шайбами и полиэтиленовыми трубками. Они не должны контактировать между собой.
  • Стягиваем всю конструкцию гайками, получается батарея.
  • Крепим данную конструкцию в пластиковую емкость, отверстия смазать герметиком.
  • Просверливаем отверстия в крышке, обрабатываем их так же силиконом, затем вставляем штуцера.


Самодельный кислородный гидролизер готов. Теперь его только нужно проверить на работоспособность. Для этого нужно заполнить емкость водой до болтов крепления и закрыть ее крышкой. Одеваем на один из трех штуцеров шланг из полиэтилена, а второй его коней опускаем в отдельную емкость, заполненную так же водой. К болтам нужно подключить электричество, если на поверхности появились пузырьки, значит, генератор работает и выделяет водород. После такого подключения и проверки, воду сливаем, а затем заливаем в емкость готовый щелочной электролит, чтобы получить больше выделяемого газа.

Электролизер для автомобиля: виды катализаторов

Водородный генератор, при установке, способен снизить расход топлива у легковых или грузовых машин, мотоциклов, а так же сократит выброс в атмосферу вредных веществ. На сегодняшний день, такой генератор для автомобиля приобретает популярность. Процесс электролиза в авто происходит благодаря применению специального катализатора. В конечном итоге получается оксиводород (ННО), который смешиваясь с топливом, что и способствует его полному сгоранию.

Благодаря такой установке можно сэкономить горючее на 50%. А так же, установив данную конструкцию в свой автомобиль, вы не только уменьшите токсичные выхлопы, но и: увеличите эксплуатационный срок двигателя, снизите температуру самого мотора и при этом повысите мощность всего силового агрегата.

Все процессы, которые происходят в водородном генераторе, происходят автоматически по специальной программе. Эта программа вшита в компьютер, который и управляет всем автомобилем. Машина без него попросту не будет работать.

Существует несколько видов катализаторов:

  • Цилиндрические;
  • С открытыми пластинами или их еще называют сухими;
  • С раздельными ячейками.

Самостоятельно водородный генератор можно изготовить, однако специалисты делать этого не рекомендуют, так как это устройство очень сложное по конструкции и при этом еще не безопасно. Если вы все же решили сделать его сами, тогда лучше всего подойдет для этих целей аккумулятор, вышедший из строя.

Электролиз широко используется в производственной сфере, например, для получения алюминия (аппараты с обожженными анодами РА-300, РА-400, РА-550 и т.д.) или хлора (промышленные установки Asahi Kasei). В быту этот электрохимический процесс применялся значительно реже, в качестве примера можно привести электролизер для бассейна Intellichlor или плазменный сварочный аппарат Star 7000. Увеличение стоимости топлива, тарифов на газ и отопление в корне поменяли ситуацию, сделав популярной идею электролиза воды в домашних условиях. Рассмотрим, что представляют собой устройства для расщепления воды (электролизеры), и какова их конструкция, а также, как сделать простой аппарат своими руками.

Что такое электролизер, его характеристики и применение

Так называют устройство для одноименного электрохимического процесса, которому требуется внешний источник питания. Конструктивно это аппарат представляет собой заполненную электролитом ванну, в которую помещены два или более электродов.

Основная характеристика подобных устройств – производительность, часто это параметр указывается в наименовании модели, например, в стационарных электролизных установках СЭУ-10, СЭУ-20, СЭУ-40, МБЭ-125 (мембранные блочные электролизеры) и т.д. В данных случаях цифры указывают на выработку водорода (м 3 /ч).

Что касается остальных характеристик, то они зависят от конкретного типа устройства и сферы применения, например, когда осуществляется электролиз воды, на КПД установки влияют следующие параметры:


Таким образом, подавая на выходы 14 вольт, мы получим 2 вольта на каждой ячейке, при этом на пластинах с каждой стороны будут разные потенциалы. Электролизеры, где используется подобная система подключения пластин, называются сухими.

  1. Расстояние между пластинами (между катодным и анодным пространством), чем оно меньше, тем меньше будет сопротивление и, следовательно, больший ток пройдет через раствор электролита, что приведет к увеличению выработки газа.
  2. Размеры пластины (имеется в виду площадь электродов), прямо пропорциональны току, идущему через электролит, а значит, также оказывают влияние на производительность.
  3. Концентрация электролита и его тепловой баланс.
  4. Характеристики материала, используемого для изготовления электродов (золото – идеальный материал, но слишком дорогой, поэтому в самодельных схемах используется нержавейка).
  5. Применение катализаторов процесса и т.д.

Как уже упоминалось выше, установки данного типа могут использоваться как генератор водорода, для получения хлора, алюминия или других веществ. Они также применяются в качестве устройств, при помощи которых осуществляется очистка и обеззараживание воды (УПЭВ, VGE), а также проводится сравнительный анализ ее качества (Tesp 001).


Нас, прежде всего, интересуют устройства, производящие газ Брауна (водород с кислородом), поскольку именно эта смесь имеет все перспективы для использования в качестве альтернативного энергоносителя или добавок к топливу. Их мы рассмотрим чуть позже, а пока перейдем к конструкции и принципу работы простейшего электролизера, расщепляющего воду на водород и кислород.

Устройство и подробный принцип работы

Аппараты для производства гремучего газа, в целях безопасности, не предполагают его накопление, то есть газовая смесь сжигается сразу после получения. Это несколько упрощает конструкцию. В предыдущем разделе мы рассмотрели основные критерии, влияющие на производительность аппарата и накладывающие определенные требования к исполнению.

Принцип работы устройства демонстрирует рисунок 4, источник постоянного напряжения подключен к погруженным в раствор электролита электродам. В результате через него начинает проходить ток, напряжение которого выше точки разложения молекул воды.

Рисунок 4. Конструкция простого электролизера

В результате этого электрохимического процесса катод выделяет водород, а анод – кислород, в соотношении 2 к 1.

Виды электролизеров

Кратко ознакомимся с конструктивными особенностями основных видов устройств для расщепления воды.

Сухие

Конструкция прибора данного типа была показана на рисунке 2, ее особенность заключается в том, что манипулируя количеством ячеек, можно запитать устройство от источника с напряжением, существенно превышающим минимальный электродный потенциал.

Проточные

С упрощенным устройством приборов этого вида можно ознакомиться на рисунке 5. Как видим, конструкция включает в себя ванну с электродами «A», полностью залитую раствором и бак «D».


Рис 5. Конструкция проточного электролизера

Принцип работы устройства следующий:

  • входе электрохимического процесса газ вместе с электролитом выдавливается в емкость «D» через трубу «В»;
  • в баке «D» происходит отделение от электролитного раствора газа, который выводится через выходной клапан «С»;
  • электролит возвращается в гидролизную ванну через трубу «Е».

Мембранные

Основная особенность устройств этого типа – использование твердого электролита (мембраны) на полимерной основе. С конструкцией приборов этого вида можно ознакомиться на рисунке 6.

Рис 6. Электролизер мембранного типа

Основная особенность таких устройств заключается в двойном назначении мембраны, она не только переносит протоны и ионы, а и на физическом уровне разделяет как электроды, так и продукты электрохимического процесса.

Диафрагменные

В тех случаях, когда не допустима диффузия продуктов электролиза между электродными камерами, используют пористую диафрагму (что и дало название таким приборам). Материалом для нее может служить керамика, асбест или стекло. В некоторых случаях для создания такой диафрагмы можно использовать полимерные волокна или стеклянную вату. На рисунке 7 показан простейший вариант диафрагменного прибора для электрохимических процессов.


Пояснение:

  1. Выход для кислорода.
  2. U-образная колба.
  3. Выход для водорода.
  4. Анод.
  5. Катод.
  6. Диафрагма.

Щелочные

Электрохимический процесс невозможен в дистиллированной воде, в качестве катализатора применяется концентрированный раствор щелочи (использование соли нежелательно, так как при этом выделяется хлор). Исходя из этого, щелочными можно назвать большую часть электрохимических устройств для расщепления воды.

На тематических форумах советуют использовать гидроксид натрия (NaOH), который, в отличие от пищевой соды (NaHCO 3), не разъедает электрод. Заметим, что у последней имеются два весомых преимущества:

  1. Можно использовать железные электроды.
  2. Не выделяются вредные вещества.

Но, один существенный недостаток сводит на нет все преимущества пищевой соды, как катализатора. Ее концентрация в воде не более 80 грамм на литр. Это снижает морозостойкость электролита и его проводимость тока. Если с первым еще можно смириться в теплое время года, то второе требует увеличения площади пластин электродов, что в свою очередь, увеличивает размер конструкции.

Электролизер для получения водорода: чертежи, схема

Рассмотрим, как можно сделать мощную газовую горелку, работающую от смеси водорода с кислородом. Схему такого устройства можно посмотреть на рисунке 8.


Рис. 8. Устройство водородной горелки

Пояснение:

  1. Сопло горелки.
  2. Резиновые трубки.
  3. Второй водяной затвор.
  4. Первый водяной затвор.
  5. Анод.
  6. Катод.
  7. Электроды.
  8. Ванна электролизера.

На рисунке 9 представлена принципиальная схема блока питания для электролизера нашей горелки.


Рис. 9. Блок питания электролизной горелки

На мощный выпрямитель нам понадобятся следующие детали:

  • Транзисторы: VT1 – МП26Б; VT2 – П308.
  • Тиристоры: VS1 – КУ202Н.
  • Диоды: VD1-VD4 – Д232; VD5 – Д226Б; VD6, VD7 – Д814Б.
  • Конденсаторы: 0,5 мкФ.
  • Переменные резисторы: R3 -22 кОм.
  • Резисторы: R1 – 30 кОм; R2 – 15 кОм; R4 – 800 Ом; R5 – 2,7 кОм; R6 – 3 кОм; R7 – 10 кОм.
  • PA1 – амперметр со шкалой измерения не менее 20 А.

Краткая инструкция по деталям к электролизеру.

Ванну можно сделать из старого аккумулятора. Пластины следует нарезать 150х150 мм из кровельного железа (толщина листа 0,5 мм). Для работы с вышеописанным блоком питания потребуется собрать электролизер на 81 ячейку. Чертеж, по которому выполняется монтаж, приведен на рисунке 10.

Рис. 10. Чертеж электролизера для водородной горелки

Заметим, что обслуживание такого устройства и управление им не вызывает трудностей.

Электролизер для автомобиля своими руками

В интернете можно найти много схем HHO систем, которые, если верить авторам, позволяют экономить от 30% до 50% топлива. Такие заявления слишком оптимистичны и, как правило, не подтверждаются никакими доказательствами. Упрощенная схема такой системы продемонстрирована на 11 рисунке.


Упрощенная схема электролизера для автомобиля

По идее, такое устройство должно снизить расход топлива за счет его полного выгорания. Для этого в воздушный фильтр топливной системы подается смесь Брауна. Это водород с кислородом, полученные из электролизера, запитанного от внутренней сети автомобиля, что повышает расход топлива. Замкнутый круг.

Безусловно, может быть задействована схема шим регулятора силы тока, использован более эффективный импульсный блок питания или другие хитрости, позволяющие снизить расход энергии. Иногда в интернете попадаются предложения приобрести низкоамперный БП для электролизера, что вообще является нонсенсом, поскольку производительность процесса напрямую зависит от силы тока.

Это как система Кузнецова, активатор воды которой утерян, а патент отсутствует и т.д. В приведенных видео, где рассказывают о неоспоримых преимуществах таких систем, практически нет аргументированных доводов. Это не значит, что идея не имеет прав на существование, но заявленная экономия «слегка» преувеличена.

Электролизер своими руками для отопления дома

Делать самодельный электролизер для отопления дома на данный момент не имеет смысла, поскольку стоимость водорода, полученного путем электролиза значительно дороже природного газа или других теплоносителей.

Также следует учитывать, что температуру горения водорода не выдержит никакой металл. Правда имеется решение, которое запатентовал Стен Мартин, позволяющее обойти эту проблему. Необходимо обратить внимание на ключевой момент, позволяющий отличить достойную идею от очевидного бреда. Разница между ними заключается в том, что на первый выдают патент, а второй находит своих сторонников в интернете.

На этом можно было бы и закончить статью о бытовых и промышленных электролизерах, но имеет смысл сделать небольшой обзор компаний, производящих эти устройства.

Обзор производителей электролизеров

Перечислим производителей, выпускающих топливные элементы на базе электролизеров, некоторые компании также выпускают и бытовые устройства: NEL Hydrogen (Норвегия, на рынке с 1927 года), Hydrogenics (Бельгия), Teledyne Inc (США), Уралхиммаш (Россия), РусАл (Россия, существенно усовершенствовали технологию Содерберга), РутТех (Россия).

Устройство, которое позволяет получать водород из воды – это водородный генератор. Зачастую их применяют в автомобилях. Применение подобного устройства в авто оправдано. Выработанный водород поступает во впускной коллектор движка. Это позволяет сэкономить топливо и иногда увеличить его мощность. В США такие генераторы выпускают на заводах. Стоят они не дешево — от 300 до 800 долларов. В нашей стране предпочтительно сделать генератор самостоятельно.

Принцип работы водородного генератора

Молекула воды — это соединение из водорода и кислорода. Атомы имеют возможность создавать ионы. Если вы наблюдали за экспериментами, в которых используется катушка Теслы, то должны знать, что атомы ионизуются под воздействием электрического поля. При этом водород будет образовывать положительные, а кислород отрицательные ионы. В водородных генераторах электрическое поле используется для отсоединения молекул воды друг от друга.

Итак, расположив два электрода в воде нам нужно создать электрическое поле среди них. Для этого их необходимо подключить к клеммам аккумулятора или любого другого источника питания. Анод является положительным, а катод отрицательным электродами. Ионы, которые образовались в воде, будут подтянуты к электроду, чья полярность противоположна. Когда ионы соприкасаются с электродами, то их заряд нейтрализуется из-за добавления или удаления электронов. Когда появившийся между электродами газ выходит на поверхность, то его нужно обязательно послать в двигатель.

Водородные ячейки для авто включают в себя сосуд с водой, который располагается под капотом. Обычная водопроводная вода наливается в сосуд и туда добавляют чайную ложку катализатора и соды. Внутрь погружены пластины, подключенные к аккумулятору. При включении в авто зажигания, конструкция (водородный генератор) производит выработку газа.

Какие электроды лучше использовать?

Первые в мире электроды были изготовлены из меди, но выяснилось, что они далеки от идеала. К тому же медь дает сильную реакцию при контакте с водой. Происходит выделение большого числа загрязнителей, поэтому использование меди далеко не лучший вариант. Мы рекомендуем вам использовать электроды, которые выполнены из нержавеющей стали. Для сокращения вероятности коррозии нужно выбирать нержавеющую сталь высокого качества . Толщина листов должна быть около 2 мм, для уменьшения сопротивления.

Описание процесса сборки генератора водорода

Разобравшись в тонкостях действия водородного генератора, перейдем к его созданию. Для того чтобы собрать водородный генератор своими руками нам будет нужно:

  • канистра из полиэтилена;
  • провода для соединения;
  • резина из силикона;
  • специальный герметик;
  • шланги с хомутами.

Подобрав все необходимое, приступим к изготовлению генератора своими руками.

Рекомендуем также

принцип работы, плюсы и минусы, как сделать самостоятельно

Сто лет назад количество машин на Земле исчислялось тысячами. Сегодня у каждого седьмого человека есть автомобиль. Многие геологи считают, что в ближайшие несколько десятилетий поставки бензина (и всего остального, сделанного из нефти) начнут сокращаться. Если это произойдет, откуда получать топливо?

Двигатель на водородном топливе

Есть две перспективы. Первая (краткосрочная) — необходимо добиться большей эффективности использования нефтетоплива, долгосрочная — решением может стать переключение транспортных средств с бензиновых/дизельных двигателей на электрические топливные элементы (электрохимические генераторы), работающие на водороде, которые никогда не разряжаются. Бесшумные, не загрязняющие окружающую среду, это одни из самых экологически чистых источников энергии, когда-либо разработанных. Разберёмся, как они работают.

Есть два способа заставить современный автомобиль двигаться:

  1. Использовать двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В процессе сжигания нефотетоплива вырабатывается тепло, благодаря чему транспортное средство может ехать.
  2. Электромобили работают совершенно по-другому. Там используются аккумуляторы, которые подают электроэнергию на электродвигатели, напрямую приводящие в движение колеса.

Есть гибридные автомобили, сочетающие оба варианта, водитель может переключатся между ними в соответствии с условиями вождения. Устройство водородного двигателя — нечто среднее между ДВС и аккумулятором. Он вырабатывает энергию, используя топливо из бака (газообразный водород под давлением, а не бензин или дизель). Процесса сжигания нет, h3 химически соединяется с кислородом из воздуха, образуя воду. Высвобождаемое электричество используется для питания электродвигателя. Никаких выхлопных газов.

Что происходит внутри

В основе принципа действия водородного двигателя лежит электрохимическая реакция. Состав топливного элемента — это три основные части:

  • положительно (желтая) и отрицательно (сиреневая) заряженные клеммы;
  • электролит (серый).

Электричество возникает следующим образом:

  1. Газообразный h3 из резервуара подаётся к положительному полюсу. Поскольку вещество взрывоопасно, бак должен быть чрезвычайно прочным.
  2. Кислород из воздуха (голубые капли) идёт по второй трубке.
  3. Положительная клемма металлическая (платина или палладий). Достигая катализатора, атомы h3 распадаются на ионы и электроны.
  4. Положительно заряженные протоны притягиваются к отрицательному полюсу, двигаясь к нему через электролит. Последний представляет собой тонкую полимерную мембрану.
  5. Электроны проходят через внешнюю цепь.
  6. Приходит в действие электродвигатель, заставляющий колёса автомобиля двигаться.
  7. На отрицательной клемме протоны и электроны рекомбинируют с кислородом путём химической реакции, которая производит воду.
  8. Выхлоп — водяной пар.

Процесс будет продолжаться до тех пор, пока есть запасы h3 и O2. Поскольку воздух всегда доступен, единственный ограничивающий фактор — количество водорода h3 в баке.

Практическое использование водородного двигателя

Производство водорода h3 путём электролиза требует довольно много энергии. Это проблема, поскольку объём топливного бака придётся увеличить. Облегчить конструкцию можно, если использовать углепластик, что сильно увеличивает стоимость. Другой минус водородных двигателей — водород трудно хранить длительное время, его чрезвычайно маленькие молекулы легко просачиваются, а утечка может привести к возгоранию.

Ещё один отрицательный момент — энергоэффективность, КПД такого движка не превысит 30%, тогда как для электромобилей этот показатель достигает 70-80%. Плюс ко всему трудно найти заправку.

Преимущества тоже есть. Заправить машину можно за 5 минут, тогда как зарядка электромобиля занимает от получаса до 12 часов. У транспортных средств на топливных элементах такой же запас хода, как у обычных газовых машин, хотя их характеристики с возрастом ухудшаются. Но главный плюс — экологичность.

Как сделать водородный двигатель своими руками

Создание генератора водорода — эффективный способом существенного сокращения топливных расходов. Задача — подать в камеру сгорания специальный газ (система Брауна). Ниже приведена простая пошаговая инструкция.

1. Сборка электролита

Используйте 8 электролитических пластин из нержавеющей стали (16×20 см), уложив их друг на друга. У них уже должно быть отверстие сверху. Просверлите еще по одному отверстию толщиной 1 см. Между ними поместите ПВХ проставки (толщиной 3 мм). Стальные пластины не должны касаться друг друга. С помощью винтового соединения скрепите конструкцию.

2. Подготовка пластикового контейнера

Подготовьте ёмкость. Вставьте два длинных винта внутрь крышки, зазоры закройте герметиком. Прикрепите провод к каждому винту, обмотав его вокруг, оставьте снаружи контейнера. Сделайте еще одно отверстие в крышке и вставьте туда резиновый шланг, погрузив его в воду. Другой конец трубки должен открываться в пластиковый корпус воздухозаборника автомобиля.

Нужно будет просверлить отверстие в корпусе, чтобы вставить трубку. Для более прочного соединения используйте фитинги из ПВХ на обоих концах. Налейте дистиллированную воду, заполнив половину объёма. Положите пол чайной ложки соли или полную пищевой соды, хорошо перемешайте.

Поместите электролит из нержавеющей стали в контейнер, убедившись, что он хорошо погружен. Любые промежутки внутри ёмкости должны быть заполнены герметиком, чтобы предотвратить утечку газа. Внутри тары мгновенно образуются пузырьки, газ начал вырабатываться.

3. Подключение к источнику питания

Соедините выводы винтов контейнера с положительными и отрицательными клеммами источника постоянного тока с помощью зажимов. Если провода не обеспечивают убедительного соединения, используйте вместо этого барашковые гайки.

Можно подключить его напрямую к аккумулятору, отрицательный контакт подключается к аналогичному выводу батареи, а положительный — к реле зажигания блока предохранителей. Это необходимо для того, чтобы генератор включался только тогда, когда автомобиль тоже включен.

Сделать полноценный водородный двигатель для автомобиля своими руками не получится, поскольку технология довольно сложная.

Водородный двигатель – характеристика, особенности, принцип действия

К сожалению, природные ресурсы нашей планеты не являются безграничными. И хотя запасов нефти, являющейся сырьём для производства автомобильного топлива, хватит не на одну сотню лет, неуклонно растущая цена чёрного золота принуждает производителей уже сегодня подыскивать альтернативные источники питания.

Кроме того, к этому приводит необходимость заботы о чистоте окружающей среды. Хотя в большинстве современных транспортных средствах изготовителями предусмотрена тщательная очистка выхлопных газов, полностью уберечь экологию от их негативного воздействия пока не удаётся

Одним из наиболее перспективных вариантов альтернативных источников энергии для автомобилей считается инновационная разработка конструкторского бюро концерна Тойота. Существует ли возможность самостоятельно изготовить водородный двигатель? Попробуем разобраться, предварительно ознакомившись с устройством и принципом действия силового агрегата, предназначенного для машин грядущего поколения.

Водородный двигатель — достойный преемник моторов на традиционном топливе. Рекомендации по самостоятельному изготовлению

Мастерство отечественных умельцев всегда поражало и вызывало неприкрытую зависть автолюбителей всего мира. Стремление избежать лишних расходов принуждает доморощенных механиков совершенствовать личные средства передвижения своими руками. Водородный двигатель не является исключением. Российские автолюбители научились изготавливать его самостоятельно.

Чтобы лучше разобраться во всех тонкостях этого процесса, предварительно следует ознакомиться с устройством силового агрегата, которому, несомненно, принадлежит будущее моторостроения. Также необходимо досконально изучить принцип работы подобного устройства.

Разновидности водородных двигателей

Современная наука не стоит на месте, постоянно находясь в поисках новых решений. Однако реального воплощения в жизнь удостаиваются только самые перспективные из них. Разработки, не обладающие достаточно высокой рентабельностью вкупе с приемлемыми показателями производительности, отметаются сразу. На сегодняшний день известно два вида силовых агрегатов, работающих на водороде:

  1. моторы, в качестве источника питания которых используются топливные элементы. Рядовому обывателю, к сожалению, установить подобный водородный двигатель на свой автомобиль не представляется возможным. Объяснением такой весьма печальной для водителей среднего достатка действительности является довольно ощутимая стоимость комплектующих деталей, составляющих его конструкцию. Некоторые из них изготавливаются из драгоценных материалов, в частности из платины;
  2. второй разновидностью считается водородный двигатель внутреннего сгорания. Его принцип действия аналогичен силовым установкам, работающим на пропане. Поэтому часто газовые агрегаты подвергают определённой перенастройке, приспосабливая к использованию водорода. Несмотря на то, что КПД таких моторов значительно ниже устройств, функционирующих на топливных элементах, многих автолюбителей привлекает их доступная стоимость и возможность самостоятельного изготовления.

Следует отметить, что учёные не остановились на изобретении этих двух типов водородных двигателей. В настоящее время проводятся изыскания по их усовершенствованию. Поэтому невозможно с уверенностью утверждать, какому из них принадлежит будущее.

Принцип действия водородных силовых установок

Чтобы любой мотор мог нормально работать, необходимо его обеспечить надёжным источником питания. Водородный двигатель функционирует за счёт электролиза. С присутствием особого катализатора в воде под воздействием электрического тока образуется не обладающий взрывоопасными свойствами газ с названием гидроген. Его можно представить химической формулой ННО.

В конструкции силового агрегата предусмотрены специальные ёмкости, Они предназначены для соединения гидрогена с топливно-воздушной смесью.

Устройство генератора представлено электролизёром и резервуаром. Процесс образования гидрогена осуществляется при помощи модулятора тока. Водородные двигатели инжекторного типа дополнительно комплектуются особым оптимизатором. Основным предназначением данного приспособления является обеспечение требуемого соотношения гидрогена и топливно-воздушной смеси. С его помощью происходит регулирование процесса для создания идеальных пропорций.

Разновидности катализаторов

В обычных условиях выделить гидроген из воды практически невозможно. Для успешного протекания процесса необходимо использование специальных катализаторов. На сегодняшний день применяются такие их разновидности:

  1. достаточно простая конструкция, управляемая весьма примитивным механизмом, выполняется в виде цилиндрических банок. К сожалению, элементарное устройство данного катализатора негативно отразилось на производительности водородного двигателя. Её максимальная величина характеризуется показателем 0,7 л газа, выделяемого за одну минуту. Такой вид катализатора подходит для ДВС на водороде с небольшой ёмкостью, а именно до 1,5 литров. Увеличение количества банок способствует возможности эксплуатации силового агрегата большего объёма;
  2. наилучшей эффективностью обладает катализатор, представленный обособленными ячейками. Такая система характеризуется максимальным коэффициентом полезного действия;
  3. на долгосрочную эксплуатацию рассчитаны открытые пластины или сухой катализатор. Благодаря свободному доступу воздуха из окружающей среды создаётся возможность наиболее эффективного охлаждения. Из перечисленных разновидностей система имеет средний показатель производительности, выражающийся величиной, колеблющейся в пределах 1-2 л газа, выделяемого из воды на протяжении одной минуты.

Конструкторские бюро и исследовательские институты не прекращают изыскания по разработке водородных двигателей, обладающих приемлемой производительностью при максимальном КПД. Уже сегодня практикуется применение гибридных устройств, в которых успешно сочетаются различные источники питания. Оптимальной считается комбинация водорода с бензином. Также учёные продолжают поиски идеального катализатора, способного обеспечить наибольшую производительность.

Рекомендации по созданию водородного двигателя своими руками

В обычных условиях выделить гидроген из воды практически невозможно. Для успешного протекания процесса необходимо использование специальных катализаторов. На сегодняшний день применяются такие их разновидности:

  1. достаточно простая конструкция, управляемая весьма примитивным механизмом, выполняется в виде цилиндрических банок. К сожалению, элементарное устройство данного катализатора негативно отразилось на производительности водородного двигателя. Её максимальная величина характеризуется показателем 0,7 л газа, выделяемого за одну минуту. Такой вид катализатора подходит для ДВС на водороде с небольшой ёмкостью, а именно до 1,5 литров. Увеличение количества банок способствует возможности эксплуатации силового агрегата большего объёма;
  2. наилучшей эффективностью обладает катализатор, представленный обособленными ячейками. Такая система характеризуется максимальным коэффициентом полезного действия;
  3. на долгосрочную эксплуатацию рассчитаны открытые пластины или сухой катализатор. Благодаря свободному доступу воздуха из окружающей среды создаётся возможность наиболее эффективного охлаждения. Из перечисленных разновидностей система имеет средний показатель производительности, выражающийся величиной, колеблющейся в пределах 1-2 л газа, выделяемого из воды на протяжении одной минуты.

Конструкторские бюро и исследовательские институты не прекращают изыскания по разработке водородных двигателей, обладающих приемлемой производительностью при максимальном КПД. Уже сегодня практикуется применение гибридных устройств, в которых успешно сочетаются различные источники питания. Оптимальной считается комбинация водорода с бензином. Также учёные продолжают поиски идеального катализатора, способного обеспечить наибольшую производительность.

Формирование водородного агрегата

Для начала надлежит обеспечить устройство трубопровода с добавочными ёмкостями Датчик уровня жидкости, закреплённый в центре крышки, препятствует ложному срабатыванию во время движения вверх-вниз. Этим прибором управляется система автоматической подпитки.

Датчик давления регулирует подкачку воды, включая т отключая её при показателях соответственно 40 и 45 psi. При достижении нагрузки в 50 psi приводится в действие предохранитель, в конструкции которого предусмотрены две функционально значимые части:

  • вентиль аварийного сброса используется в экстремальных ситуациях;
  • разрывной диск, принцип работы которого заключается в активации при показателе давления в 60 psi, обеспечивая сохранность системы.

Особое внимание следует уделить качественному отводу тепла. Для этой цели подбирается наиболее холодная свеча.

Категорически запрещается использовать платиновые наконечники для свечей. Этот материал является мощным катализатором, способствующим реакции кислорода с водородом.

Электрическая начинка

В качестве импульсного генератора, регулирующего продолжительность и частоту импульса, рекомендуется использовать таймер 555. В микросхеме двигателя на водороде должно быть два таких прибора. При этом конденсаторы первого из них обязаны обладать большей ёмкостью Включение второго генератора происходит с выхода третьей частоты первого таймера.

Резисторы на 220 и 820 Ом соединяются с третьим выходом второго прибора 555. Для получения силы тока требуемой величины используется транзистор. Его защита возложена на диод 1N4007, чем поддерживается нормальное функционирование всей системы.

Заключение

Вполне вероятно, в ближайшем будущем подавляющее большинство транспортных средств будет комплектоваться водородными двигателями. Поскольку кругооборот воды в природе сделал этот материал практически неистощимым, и процесс её добычи не вызывает никаких трудностей, экономия становится очевидной.

Помимо того, главными преимуществами таких агрегатов считаются сокращение потребления бензина и сохранность окружающей среды благодаря абсолютной экологической безопасности.

Несмотря на то, что характеристики самодельного мотора, использующего водородное топливо в качестве источника питания, несколько уступают заводским моделям, отечественные умельцы могут по праву гордиться собственноручным творением.

Водородный двигатель – будущее наших автомобилей

Проблема топливных ресурсов – одна из актуальнейших на сегодняшний день, а с течением времени она будет только усугубляться. Нефтепродукты, среди которых бензин – один из самых потребляемых, не только дорожают с завидной регулярностью, но и в недалёком будущем обещают стать товаром весьма дефицитным. Потому уже сейчас понятно: будущее – за альтернативными видами топлива. Водородный двигатель – вот то самое ноу-хау, которое обещает решить многие проблемы автомобилистов. И самое приятное то, что сделать подобный агрегат, вырабатывающий энергию для машины из воды, можно самостоятельно, как говорится, собственными силами!

Кстати, двигатель «от воды», как и многие чудеса научно-технического прогресса, пришёл к нам с Запада. «Газ Брауна», а именно так называют автомобильный водород, добывают в процессе электролиза. В Америке уже много лет существуют и продаются довольно элементарные установки, позволяющие водителю сэкономить чуть ли не 50 процентов топлива. А люди, разбирающиеся в технике и не забывшие школьный курс физики и химии, собирают водородный генератор своими руками.

От теории к практике

Пробная водородная установка может выглядеть следующим образом. Под капот автомобиля устанавливается небольшая ёмкость с водой – контейнер или сосуд. Эта ёмкость играет роль водородных топливных ячеек. Вода обычная, из крана. В неё насыпается чайная ложечка катализатора, сода, затем погружаются пластины из нержавейки – 2-3 штуки. Проводами пластины соединены с аккумулятором. Когда включается зажигание, начинается процесс химической реакции, и водородный двигатель вырабатывает соответствующий газ. А шланг с водородом монтируется в воздуховод следом за фильтром.

Как и в любом агрегате, в нашем двигателе важно всё установить правильно и в нужной последовательности. Когда установка завершена, из воды путём электролиза добываются кислород и водород. Происходит реакция расщепления молекул воды на водородные и кислородные атомы. Смесь газов по впускному коллектору втягивается в топливный бак машины, там смешивается с бензином и далее сгорает как обычное топливо.

Какую выгоду приносит водородный двигатель, если бензин всё равно нужен, спросите вы? Большую, даже если пока ваше авто ещё не работает на чистом водороде. Обогащение бензина кислородом и водородом способствует более полной выработке горючего, что в разы повышает производительность работы двигателя. Это значит, что если раньше на 100 км, к примеру, вы расходовали 5 литров бензина, то теперь их хватит на 130-150 километров! Неплохо, да?

И ещё о плюсах

Когда-то люди мечтали делать деньги из воздуха, т.е. из «ничего». Водородный двигатель позволяет из другого «ничего» – из воды – получать топливо. Преимущества водородного топлива таковы:

  • высокая экологичность продукта. Отработанные газы практически безвредны и не представляют угрозы окружающей среде в отличие от выхлопных продуктов горения бензина или соляры;
  • теплота сгорания водорода значительная даже по сравнению с бензином – двадцать восемь тысяч шестьсот двадцать килокалорий на килограмм;
  • смесь водорода и кислорода обладает высокой воспламеняемой способностью при широком температурном режиме. Поэтому, независимо от того, атмосферный воздух горяч или холоден, автомобиль одинаково хорошо движется;
  • работая на водородном топливе, машина практически не детонирует, сохраняя мягкий, плавный ход даже при сжатии в пределах 14,0;
  • водородное топливо хорошо воспламеняется при разных пропорциях смешивания с воздухом. Поэтому можно регулировать качество образующейся в двигателе воздушно-газовой смеси, изменяя количество подаваемых смешанных газов (водород и кислород). Если использовать водород (Н2), можно, по большей части, не дросселировать воздушный поток при впуске, благодаря чему повышается температурный коэффициент полезного действия у двигателя машины в режиме частичной нагрузки.

Дальнейшие задачи и перспективы

На сегодняшний день практически все автомобильные концерны – BMW, Honda, Opel, Ford и другие – заняты разработкой водородных двигателей разной модификации с перспективой внедрения их в серийное производство и постепенный переход от бензиновых на газовые виды топлива. Задачи конструкторно-технического характера следующие:

  • если брать за основу бензиновый двигатель, то в нём необходимо увеличить рабочий объём цилиндров;
  • в двигателе должна обеспечиваться необходимая для водорода степень сжатия;
  • водородовоздушная смесь воспламеняется очень быстро, поэтому необходимо разработать систему предотвращения преждевременности этого процесса, особенно учитывая возможность обратных вспышек или детонации;
  • предотвращение образования окисей азота в отработанных газах, когда атмосферный воздух используется как окислитель.

Эти и другие задачи находятся в стадии интенсивного решения, и в недалёком будущем большинство авто будет бегать на водородных двигателях не только самодельных, но и заводских.

Водородный транспорт — хорошая идея только в теории / Хабр

Я очень хочу потыкать острой палкой в идею об электрических автомобилях на водородных топливных элементах (ТЭ). Некоторые люди совершенно очарованы этой идеей. Как можно не очароваться? На вход подается водород, абсолютно «чистое» топливо, а на выходе получается только вода или пар, и никакого углекислого газа, оксидов азота, сажи, и т. д. Водородный двигатель — тихий и компактный. Это не тепловой двигатель, и поэтому на него не распространяются жесткие ограничения цикла Карно. Заправка очень быстрая и не сильно сложнее чем обычная бензиновая заправка.

Кроме того, если вы — нефтяная компания, и спрос на бензин и дизель начнет уменьшаться, вы только что обнаружили новое топливо, которое можно продавать! Вы спасены!

Если вы живете в частном доме и хотите потреблять меньше энергии, вы думаете что можете делать водород из воды используя электричество от солнечных панелей на крыше, убивая сразу двух зайцев: вы получаете топливо для вашей машины и запасаете излишки энергии от солнечной генерации, с помощью единственной магической технологии. Звучит потрясающе!

К сожалению, дьявол кроется в деталях, и он не то чтобы сильно прячется, если вы будете смотреть внимательно.

В моей предыдущей статье я обсуждал эффективность в энергетических циклах двигателей внутреннего сгорания и электрических автомобилей. Я буду ссылаться на результаты из этой статьи когда буду делать предположения об электрических автомобилях на топливных элементах (fuel cell electric vehicle, FCEV). Я буду делать аналогичные допущения и использовать похожие источники.

Дисклеймер: я упомянут в нескольких патентах компании Texaco о получении водорода из природного газа для подачи на протонообменную мембрану (ПОМ, ПЭМ) топливных элементов (теперь патенты принадлежат Chevron, которая поглотила Texaco). Я занимался водородом еще с институтских времен, и примерно каждый второй проект на протяжении десятилетий, которые я провел в компании Zeton, включал в себя водород или синтез-газ.

Однако, еще раз хочу четко сказать: водород это прекрасная идея — в теории. Но большая проблема с водородом заключается… в самой молекуле водорода. Никакие изобретения или технологии не решат эту проблему.

Давайте разбирать цепочку эффективности электрического транспорта на водородных топливных элементах этап за этапом, также как мы делали с двигателем внутреннего сгорания и электрическими машинами на аккумуляторах (battery electric vehicle, BEV).

Производство водорода

КПД самого производства водорода — примерно 70%, в лучшем случае, к сожалению. Я недавно [статья 2017 года — прим. перев.] разговаривал с Hydrogenics, большим производителем щелочных и ПЭМ-электролизеров. Эффективность их более дешевых щелочных электролизеров — примерно 60%, а эффективность ПЭМ-электролизеров — 70%, когда он работает на минимальном токе. (Вы можете делать гораздо больше водорода на этом же приборе просто увеличив ток, но жертвуя эффективностью.) Это достаточно близко к теоретическому пределу эффективности электролиза — ~83%, которая получается, если поделить низшую теплоту сгорания (HTC) получаемого водорода на энергию затрачиваемую на электролиз. Мы не вернем эту потерю в топливном элементе потому что мы не используем теплоту конденсации водяного пара.

Большинство производителей электролизеров указывают КПД в расчете на высшую теплоту сгорания (ВТС), то есть включая теплоту конденсации пара. В этом случае 70% (НТС) КПД электролизеров превращаются в примерно 83% (ВТС).

Проблема электролиза в том, что часть энергии очевидно идет на создание молекул кислорода. Это может быть полезно в больших системах, которые могут собирать и сжимать чистый кислород (который затем можно продавать), либо если водород используется не как топливо, а как сырье в технологическом процессе, и этот процесс также использует кислород. К сожалению, водородная заправка не будет использовать кислород, она будет просто выпускать его в воздух.

Поэтому давайте остановимся на 70% (НТС) КПД конвертации электричества в водород, предположительно, электричества от возобновляемых источников (ВИЭ). Если совсем строго, мы еще должны учесть 6% потерь в электросети от источника электричества до электролизера.

70% КПД электролиза почти совпадает с наивысшей доступной на данный момент эффективностью технологии получения водорода из природного газа, парового риформинга (паровой конверсии) метана (steam methane reforming, SMR). Большие установки повышают эффективность, утилизируя теплоту продуктов процесса и сжигая побочные газы после очистки водорода.

Максимально чистый водород нужен, чтобы увеличить эффективность и долговечность топливных элементов. Они очень чувствительны к угарному газу, который уменьшает эффективность платинового катализатора в топливном элементе (то есть, является каталитическим ядом). К сожалению, невозможно конвертировать углеводороды в водород, не получив на выходе также какое-то количество угарного газа. Более того, сам катализатор может преобразовать углекислый газ в угарный газ, поэтому водородное топливо должно быть полностью очищено от обоих газов. Даже инертные газы, такие как аргон и азот, уменьшают эффективность ПЭМ-топливного элемента, потому что надо позаботиться об их выводе на аноде. Поэтому реальные топливные элементы требуют очень чистый водород: посмотрите на спецификации ПЭМ-топливных элементов производства Ballard, Plug Power, и других.

К сожалению, эффективность паровой конверсии метана стремительно падает с уменьшением установки. Тепловые потери увеличиваются, что имеет особенно большое значение в таком высокотемпературном процессе как паровая конверсия. Вы быстро обнаружите это когда попробуете спроектировать процесс для относительно небольшой водородной заправки.

Доставка природного газа по трубопроводам к установке по паровой конверсии в водород и последующая доставка водорода от централизованной установки к заправкам скорее всего будет стоить больше чем 6% от энергии конечного водорода, но давайте будем щедрыми и примем эти потери тоже за 6% чтобы делать меньше подсчетов (хотя, в конечном счете, это все равно будет неважно). Таким образом, вне зависимости от того, начинаем мы с электричества или с метана, мы приходим к 70%*94% ~= 66% КПД производства водорода, без существенных возможностей для улучшения потому что мы уже близки к термодинамическим пределам.

Стоит отметить что КПД электролиза горячего пара может казаться очень высоким (даже выше 100%), например, при использовании твердооксидного топливного элемента в реверсе. Естественно, при этом не учитывается работа по испарению воды и нагреву пара. Никто не использует электролиз пара если у него нет а) источника «бесплатного» пара и б) процесса в котором используется горячий водород или горячий кислород или желательно оба газа. Кроме того, как всякие высокотемпературные устройства, паровые электролизеры «не любят» работать с перерывами, поэтому вам также нужен стабильный круглосуточный источник электричества, а возобновляемые источники — не стабильные.

Хранение водорода

Теперь нам надо хранить водород, и загвоздка опять в самой молекуле. Хотя плотность энергии водорода на единицу массы очень большая, даже в форме криогенной жидкости (при температуре 24 выше абсолютного нуля) водород имеет плотность всего 71 кг/м3. Поэтому единственная практичная на данный момент форма хранения водорода для небольших машин — это газ высокого давления. Любые способы увеличения объемной плотности хранения водорода или уменьшения давления (например, гидриды металлов, абсорбенты, органические носители, и т. д.) или сильно увеличивают массу бака, или увеличивают потери водорода во время хранения, или требуют энергии для извлечения водорода. Я бы не рассчитывал на некий магический прорыв в этой области: у нас было тридцать лет на исследования с того момента, как водород стал всерьез рассматриваться как топливо.

Про опасность водорода хорошо известно, и в моей статье не будет картинки с дирижаблем «Гинденбург»! На самом деле, уже достаточно давно научились безопасно обращаться с водородом в промышленности если использовать разные меры предосторожности. Но я не хочу, чтобы мои соседи даже думали о производстве водорода под давлением 400 или 600 атмосфер с помощью своих домашних солнечных панелей. Это кажется мне кошмарной идеей по многим причинам.

Чтобы сжать водород с давления ~20 атмосфер на выходе с установки по паровой конверсии из метана или с примерно атмосферного давления (на выходе из некоторых электролизеров) до 400 атмосфер надо потратить энергию, обычно электричество. К сожалению, мы вынуждены рассеивать тепло от сжатия водорода на достаточно низкой температуре чтобы сберечь элементы компрессора, и поэтому это тепло трудно как-то использовать. Более того, давление в баке на заправке может снизиться с 400 атмосфер только до 395 во время заправки одной машины, поэтому вся работа по сжатию делается при самом высоком коэффициенте сжатия [я не понимаю, что тут сказано — прим. перев.]. Бак на заправке должен быть очень большим. В противном случае, требования заправляющего компрессора или ограничения по переносу тепла могут уменьшить скорость заправки (ведь мы помним, что скорость заправки — чуть ли не главная причина, по которой нам интересен водород в качестве топлива для транспорта!).

На большом масштабе, с гигантскими компрессорными агрегатами, можно хранить водород под большим давлением теряя не больше 10% от теплоты сгорания (НТС) хранимого водорода на работу компрессоров, что, на самом деле, удивительно хорошо, учитывая вышесказанное. (Заметим, что политропный КПД самих компрессоров — это лишь малая часть этих потерь. Мы смотрим на другую меру эффективности.) К сожалению, когда мы уменьшаем размер компрессоров, эффективность улетает вниз. Многоступенчатый диафрагменный компрессор для автомобиля может потреблять до половины энергии сжимаемого водорода или даже больше. При уменьшении масштаба также растут капитальные расходы в расчете на единицу энергии проходящей через установку на протяжении ее жизненного цикла. Прискорбно, что транспортировка водорода на большие расстояния нереалистична по той же причине, по которой его тяжело хранить — свойства молекулы. [Тут автор не развивает мысль почему транспортировка водорода на большие расстояния нереалистична, но в другой статье он пишет, что доставка водорода по трубопроводам требует в три раза больше энергии, чем доставка природного газа, на единицу переносимой энергии — прим. перев.] Все мечты о «водородной экономике» предполагают малые и распределенные системы производства водорода, так что мы не должны гонять водород с места на место, что оставляет нам только один реалистичный вариант: электролиз.

Таким образом, у нас остается 70% (производство) * 94% (потери в электросети или на работу трубопровода) * 90% (хранение под высоким давлением) = 59% КПД от исходной энергии до бака автомобиля. Для сравнения, для бензина этот показатель — 80%. Конечно, мы не будем использовать водород в неэффективном двигателе внутреннего сгорания как замену бензину, особенно если водород получен из углеводородов: мы бы лучше просто сжигали эти углеводороды в ДВС напрямую.

Если нас заботят выхлопы парниковых газов, производство водорода из метана точно не решает проблему [см. недавнюю статью «Насколько чист «голубой» водород?» на эту тему — прим. перев.]. Мы бы лучше просто ездили на Приусах. Электролиз с использованием электричества из возобновляемых источников — это единственный возможный вариант.

Топливный элемент с протонообменной мембраной

Печально, но мы все еще не закончили терять энергию — далее идут потери в топливном элементе. Хотя это и не тепловой двигатель, топливный элемент все равно имеет собственные термодинамические пределы. Топливные элементы достигают эффективности в 50–60%, и это недалеко от теоретического предела в 83% для идеального топливного элемента. 

Давайте будем щедрыми и возьмем 60% как КПД топливного элемента. Реальные ТЭ которые можно купить имеют эффективность около 50% — лучше, чем у небольшого двигателя, примерно так же, как у судовых двигателей или стационарных скоростных двигателей, или у газовых турбин.

Вся цепочка, от источника энергии до колес

Учитывая эффективность электрического инвертора и мотора (90%), общая эффективность «от электростанции до колес» — 94%*70%*90%*60%*90% = 32%. Напомню, что по показателю «от скважины до колес», Приус достиг эффективности 30% на бензине, то есть мы «сделали» Приус, и это без вредных выхлопов. И с быстрой заправкой. Ура! Ура?…

Мой самодельный электрический автомобиль, «E-Fire», имеет эффективность 76.5%… и тоже не дает никаких выхлопов. [Источник этой оценки неясен: если автор берет такие же потери в инверторе, моторе, и электросети, его батарея должна иметь КПД 90%. — прим. перев.] несмотря на очень маленькую батарею по нынешним стандартам, всего 18.5 кВч, этого хватает на мою дорогу до работы и обратно. Я уже проехал на этой машине 20 тыс. км. без парниковых выхлопов, и я никогда не ждал ее зарядки: я заряжаю ее один раз ночью, и один раз утром на работе. Эта машина не делает всего того, что делает машина с ДВС, не пытается, и не должна этого делать.

Капитальные затраты на водородный стек

Таким образом, электромобили на топливных элементах (FCEV) в лучшем случае примерно в 2.4 раза хуже чем лучшая доступная сейчас альтернативная технология, электромобили на аккумуляторах (BEV). Взамен мы получаем более быструю заправку и, возможно, немного большую дальность хода на одной заправке, и это все. Не слишком ли высока цена за немного большее удобство? Хотя, подождите, мы ведь даже не начали говорить о цене….

Водород это очень дорогое топливо, с любой точки зрения.

В 2.4 раза худшая эффективность транспорта на топливных элементах означает что мы должны установить в 2.4 раза больше генерирующих мощностей из возобновляемых источников. Сам по себе этот факт должен заставить сторонников водорода задуматься.

Мы также должны построить инфраструктуру по распределению водорода. Вы не будете заправляться водородом дома, это слишком огнеопасно. Это значит что кто-то должен заняться этой инфраструктурой как бизнесом, но никто не захочет это делать потому что на этом не получится заработать.

Наконец, давайте посмотрим на сам электромобиль на ТЭ. В нем, конечно, должен быть бак для водорода и топливные элементы. А также все остальные части обычных электромобилей, включая аккумулятор! Аккумулятор будет меньше, ближе по размеру к аккумуляторам в гибридах, но он все равно нужен чтобы было куда девать энергию от рекуперативного торможения, чтобы управлять потребностями в системе топливных элементов чтобы уменьшить ее стоимость. Батарея также нужна во время старта и выключения топливных элементов. Таким образом, электромобиль на ТЭ — это гибрид.

В дополнение ко всему вышесказанному, сами топливные элементы по-прежнему очень дороги. Хотя цены однозначно снизятся с началом массового использования и производства, также как сейчас снижаются цены на литий-ионные аккумуляторы, металлы платиновой группы (МПГ), такие как платина и палладий, используемые в катализаторах топливных элементов, не позволят ценам упасть слишком сильно. Уменьшите долю МПГ, и топливные элементы станут еще более чувствительными к примесям в водороде, и, я подозреваю, эффективность упадет. Замените МПГ на более дешевые металлы, такие как никель, и большая часть преимуществ топливных элементов пропадет: они должны будут работать при более высоких температурах, и т. д.

Toyota Mirai, электромобиль на топливных элементах

Означает ли это, что водород — это мертвая идея для персональных электромобилей? Одним словом, на мой взгляд, ДА. Я полностью согласен с Илоном Маском в этом вопросе. Разве что, уточнив, что мы говорим не о мире в котором электричество ничего не стоит, или его цена даже становится отрицательной потому что генерация из возобновляемых источников становится такой дешевой что не требует вообще никаких денежных вложений. Но я готов поспорить, что а) этого никогда не произойдет, б) даже если мы приблизимся к этой странной экономической ситуации, капитальные затраты и другие практические проблемы с электролизерами, компрессорами, резервуарами для хранения и топливными элементами все равно полностью убьют идею.

Сравнение двух реальных автомобилей которые можно купить (по крайней мере, в Калифорнии) показывает, что мои оценки оптимистичны в пользу водорода. Для автомобилей с аналогичными характеристиками и дальностью хода, водородный автомобиль потребляет в 3.2 раза больше энергии и стоит в 5.4 раза больше в расчете на проеханный километр:

Конечно, обе технологии будут улучшены в будущем, но расчеты выше по тексту задают пределы. Невозможно преодолеть законы термодинамики неким хитрым изобретением или принимая желаемое за действительное.

Означает ли все это, что топливные элементы вообще не нужны? Вовсе нет! Существуют устоявшиеся области в которых ПЭМ-топливные элементы имеют смысл, но это лишь те ситуации, где энергоэффективность гораздо менее важна, чем, например, быстрая заправка. Таким образом, Plug Power находит свою нишу на рынке складских вилочных погрузчиков, особенно на охлаждаемых складах.

Вилочный погрузчик на топливных элементах

То же самое относится к так называемым «power to gas» (P2G) схемам. Это совсем другая модель: они используют «избыточную» возобновляемую электроэнергию для производства водорода, который затем под низким давлением подмешивается в газовую сеть, где в конечном итоге используется для производства тепла, часто в устройствах, которые в конечном итоге рекуперируют тепло конденсации водяного пара (продукта горения водорода). Как средство хранения электроэнергии схемы P2G настолько смехотворно неэффективны, что о них даже не стоит говорить, но зато они требуют лишь небольших капитальных вложений и сокращают выбросы парниковых газов, когда водород вытесняет метан. Это не так уж и плохо, если только вы не сделаете вывод, что однажды мы ПОЛНОСТЬЮ заменим природный газ водородом… Это будет очень глупо.

Другие применения водорода на транспорте

На данный момент, в некоторых видах транспорта: самолеты, поезда, суда, аккумуляторы практически или совсем неприменимы. Главный вопрос в этих случаях стоит так: насколько мы заботимся о токсичных выбросах? Если они волнуют нас больше всего, водород — единственные решение. Но если мы больше думаем о парниковом эффекте, мы также можем использовать биотопливо как альтернативу водороду. [При сжигании биотоплива в воздух попадает углекислый газ, но этот углерод был извлечен из атмосферы самими растениями в течение предыдущего года, поэтому общий атмосферный баланс не нарушается — прим. перев.] Для самолетов биотопливо, скорее всего, — это единственное практическое решение до тех пор пока мы не изобретем что-то с гораздо большей плотностью энергии, чем литий-ионные аккумуляторы, возможно, перезаряжаемые металл-воздушные аккумуляторы. И хотя мы не сможем полностью заменить бензин и дизель на биотопливо, даже если полностью забудем об экономике (цифры по этому поводу см. на сайте www.withouthotair.com), если мы покроем 90% перевозок (в километрах, или тоннокилометрах) электричеством, мы можем производить достаточно биотоплива чтобы покрыть оставшиеся 10%, ПЛЮС все те другие виды транспорта, в которых в сейчас невозможно использовать аккумуляторы. Гораздо важнее избавиться от токсичных выхлопов в городах, чем на трассах, в море, или высоко над землей.

Очевидно, что использование водорода или электрохимии для уменьшения выбросов CO2 с целью получения жидких углеводородов значительно менее эффективно, чем сам водород [я не понимаю, что тут сказано — прим. перев.]. То же самое и с аммиаком, который кажется кому-то способом преодолеть некоторые недостатки водорода. Аммиак — ядовитый газ, и, опять же, производить его менее эффективно, чем водород. Мысль о заправке автомобилей аммиаком повергает меня в ужас, учитывая количество смертей, связанных с аммиаком в результате его использования в качестве хладагента и в сельском хозяйстве.

Так называемое «e-топливо» (e-fuel, power-to-liquid) — это, на самом деле, производная водородного топлива. Оно делается из углекислого газа, воды (продукт горения водорода), и электричества. При реверсе термодинамического процесса неизбежны потери. С учетом того, что потом мы используем это топливо в неэффективном ДВС, вся схема получается очень очень неэффективной.

Е-топливо — это способ использовать еще больше излишков энергии в тщетных попытках превратить водород в более эффективное (удобное) топливо. К сожалению, если мы не сможем производить достаточно биотоплива для того транспорта, в котором мы не можем использовать аккумуляторы, нам, возможно, придется сначала использовать топливные элементы, и только в самом крайнем случае — е-топливо. И мы будем горько плакать, глядя на его стоимость.

Настоящее будущее «зеленого» водорода

Сейчас более 96% водорода производится из ископаемого топлива либо целенаправленно (паровая или автотермальная конверсия метана), либо как побочный продукт при производстве нефти. Мы должны научиться производить водород очень эффективно из возобновляемого электричества, но не тратить его как автомобильное топливо, а использовать при производстве удобрений: аммиака и мочевины. Нам придется избавиться от гигантской инфраструктуры по производству и доставке углеводородов.

В продолжение темы, читайте мою статью: «Hydrogen from renewable energy — our future?» Или зеленый камуфляж?

Дисклеймер [от автора статьи, не переводчика]: все что я пишу в своих статьях — это мое личное мнение. Я пытаюсь всегда приводить ссылки на источники, когда могу. Скорее всего, в моих цифрах и рассуждениях есть ошибки. Я заранее извиняюсь за них. Если вы можете указать мне на них со ссылкой на хороший источник, я отвечу и исправлю текст. Мой работодатель, Zeton Inc., работает в совсем другой области, и не имеет ни интереса, ни даже позиции по поводу водорода. Мы проектируем и строим пилотные установки.

Водородный двигатель принцип работы

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Главное отличие двигателей на водороде от привычных нам сейчас бензиновых либо дизельных аналогов заключается в способе подачи и воспламенении рабочей смеси. Принцип преобразования возвратно-поступательных движений КШМ в полезную работу остается неизменным. Ввиду того что горение топлива на основе нефтепродуктов происходит медленно, камера сгорания наполняется топливно-воздушной смесью немного раньше момента поднятия поршня в свое крайнее верхнее положение (ВМТ). Молниеносная скорость реакции водорода позволяет сдвинуть время впрыска к моменту, когда поршень начинает свое возвратное движение к НМТ. При этом давление в топливной системе не обязано быть высоким (4 атм. достаточно).

В идеальных условиях водородный двигатель может иметь систему питания закрытого типа. Процесс смесеобразования происходит без участия атмосферного воздуха. После такта сжатия в камере сгорания остается вода в виде пара, который проходя через радиатор, конденсируется и превращается обратно в Н2О. Такой тип аппаратуры возможен в том случаи, если на автомобиле установлен электролизер, который отделит с полученной воды водород для повторной реакции с кислородом.

На практике такой тип системы осуществить пока что сложно. Для исправной работы и уменьшения силы трения в моторах используется масло, испарения которого являются частью отработанных газов. На современном этапе развития технологий устойчивая работа и беспроблемный запуск двигателя, работающего на гремучем газе, без использования атмосферного воздуха неосуществимы.

 

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.

В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной).  Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода.  В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них. В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Такая реакция образует воду,  при этом электроны из камеры с анодом поступают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, образуется электричество, которое заставляет двигатель работать от такого водородного топливного элемента.

Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. 

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

  • Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
  • Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
  • Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения.

Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Принцип работы

Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:

  1. Моторы внутреннего сгорания;
  2. Двигатели на водородных элементах.

Водородные моторы внутреннего сгорания

В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.

В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).

В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.

После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.

Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от h3O для последующей реакции с O2.

Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.

Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.

Двигатели на водородных элементах

Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).

В анодную секцию подается h3, а в катодную камеру — O2. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).

Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.

Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.

 

Водородные топливные элементы

Водородный топливный элемент, с конструктивной точки зрения, является своеобразной аккумуляторной «батарейкой» с высокими показателями коэффициента полезного действия (порядка 50%). Внутри корпуса протекают физико-химических процессы с участием специальной мембраны, отвечающей за проведение протонов. Посредством такого мембранного элемента происходит деление корпуса на пару частей – резервуар с анодом и камеру с катодом.

Камера с анодом заполняется водородом, а в катодную часть поступает атмосферный кислород. В качестве покрытия электродов используются дорогостоящие редкоземельные металлы, включая платину. Особенности поверхности обеспечивают взаимодействие с водородными молекулами, в результате чего происходит потеря электронов. Одномоментно с этим процессом выполняется прохождение протонов сквозь мембрану к катоду. Благодаря такому воздействию катализатора протоны соединяются с поступившими извне электронами.

Результат произошедшей реакции – образование воды и поступление электронов из анодной камеры в электрическую цепь, подключённую к силовому агрегату. Таким образом, двигатель приводится в движение водородным топливным элементом и может проработать порядка 200-250 км. Тормозит применение такой технологии и серийный выпуск автомобилей с водородными двигателями необходимость использовать в конструкции элементов платину, палладий и другие дорогостоящие металлы.

Принцип работы

Устройство водородных двигателей не отличается особой сложностью. Главным отличием является способ подачи и воспламенения смесей при полном сохранении основного принципа преобразования. При этом на фоне традиционного бензина и дизеля, водородное топливо обеспечивает мгновенную скорость реакции даже в условиях незначительного уровня давления внутри топливной системы. Для образования смеси участие воздуха не является необходимым, а остающийся в камере сгорания пар, после прохождения сквозь радиатор и конденсации, снова становится Н2О.

Безусловно, топливный элемент в данном варианте предполагает использование специального электролизера, обеспечивающего выделение достаточного количества водорода для участия в возобновлённом гидролизе с кислородом. Основная проблема состоит в том, что в современных реалиях данный вариант практически невыполним. Современные технологии не гарантируют стабильность функционирования и беспроблемный запуск мотора при отсутствии атмосферного воздуха.

Особенности гибридных конструкций

Характеристики, которыми обладает водородное топливо, активно использовались многими конструкторами с целью создания уникального гидродвигателя внутреннего сгорания. Например, разработанный В.С. Кащеевым метод – это принципиально иная установка, имеющая не только традиционный подающий воздух впускной клапан и выпускное устройство отвода выхлопных газов, но и отдельный клапанный механизм подачи водорода, а также свечу зажигания в головке блоков цилиндров.

Несмотря на некоторые принципиальные отличия, механизм работы остаётся неизменным, поэтому любые гибридные силовые агрегаты принято считать переходной стадией от применения дизеля и бензина к использованию водородного топлива. Благодаря высоким показателям КПД, лёгкое химическое вещество вводится в состав топливно-воздушных смесей, что значительно повышает степень сжатия, а также снижает токсичность выхлопов. Кроме этого, взаимодействие кислорода с водородом сопровождается выделением достаточного количества энергии, которая нужна автомобильным электродвигателям.

Водород как горючее

Первым делом хочется понять, что собой представляет двигатель на водороде. А для этого нам необходимо изучить сам водород как эффективный источник энергии, то есть альтернатива привычному нам топливу.

Каждый прекрасно знает, что в обычном двигателе с системой внутреннего сгорания, который работает на бензине, происходит смешивание топлива с воздухом. Затем эта смесь поступает внутрь цилиндров, где и сгорает. Это создаёт энергию для перемещения поршней, что и способствует в итоге движению ТС.

У водорода есть свои нюансы, которые проявляются в следующем:

  • когда сжигается смесь с использованием водорода, на выходе получается только обычный водяной пар;
  • на воспламенение водорода уходит меньше времени, чем в случае с дизельным или традиционным бензиновым топливом;
  • детонационная устойчивость вещества способствует увеличению степени сжатия;
  • показатели теплоотдачи состава превосходят топливовоздушную смесь на 250%;
  • водород является летучим газом, из-за чего он может проникать в малейшие полости и зазоры;
  • лишь некоторые металлы способны справиться с воздействием воспламеняющегося водорода;
  • такое топливо можно хранить в жидком или сжатом агрегатном состоянии;
  • если ёмкость получает пробой или небольшую трещину, всё топливо испаряется довольно быстро;
  • чтобы вступить в реакцию с кислородом, нижний уровень газа составляет 4%;
  • последняя особенность позволяет настраивать необходимые оптимальные режимы для двигателя за счёт дозировки консистенции.

Если принимать во внимание все рассмотренные особенности, можно с уверенностью сказать, что вариант с использованием чистого водорода в обычном ДВС невозможен. Чтобы добиться желаемого, необходимо обязательно внести некоторые изменения в конструкцию, а также установить дополнительное оборудование.

В чём опасность такого топлива

Водород позиционируется как взрывоопасное вещество. Именно это можно справедливо считать главной опасностью и проблемой всей технологии водородных моторов.

Сочетаясь с окислителем, в качестве которого выступает кислород, увеличивается риск воспламенения, и также возникает угроза взрывов. Исследования показатели, что на воспламенение водорода уходит около десятой доли энергии, требуемой при воспламенении топливовоздушной смеси. Фактически можно обойтись небольшой статической искрой, дабы водород вспыхнул.

Есть ещё одна опасность. Газ невидимый, и даже в процессе горения его практически незаметно. Невидимость огня усложняет возможность бороться с ним.

Нельзя забывать об опасности вещества для самого человека. Находясь в зоне с повышенной концентрацией газа в воздухе, может наступить удушье. А распознать наличие вещества крайне проблематично. Объясняется это отсутствием запаха и цвета. То есть человеческий газ не способен его разглядеть, а нос не может разнюхать.

В качестве последнего аргумента в пользу того, что водород действительно опасен, выступает факт его очень низкой температуры в случае нахождения в сжиженном состоянии. Контакт с таким веществом способен спровоцировать обморожение.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 3.7 из 5.

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей

https://ria.ru/20200824/avtomobili-1576244320.html

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей — РИА Новости, 24.08.2020

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей

Датские ученые разработали новый дешевый вид катализаторов для водородных двигателей. Это может изменить ситуацию в автомобилестроении. Результаты описаны в… РИА Новости, 24.08.2020

2020-08-24T18:00

2020-08-24T18:00

2020-08-24T18:01

наука

дания

копенгагенский университет

открытия — риа наука

химия

автомобили

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/17102/65/171026525_0:26:501:307_1920x0_80_0_0_b16035c94c22bf37e028c5ac3d03fde5.jpg

МОСКВА, 24 авг — РИА Новости. Датские ученые разработали новый дешевый вид катализаторов для водородных двигателей. Это может изменить ситуацию в автомобилестроении. Результаты описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.Пока автомобили с водородным двигателем — большая редкость. Все дело в стоимости катализаторов, для производства которых нужна платина. И если в обычных автомобилях используется около пяти граммов этого дорогого металла, то в экологически чистых водородных двигателях — в десять раз больше.Химики из Копенгагенского университета разработали катализатор, который не требует такого большого количества платины.»Для нашего катализатора нужна лишь небольшая часть того количества платины, которое обычно используется в современных водородных топливных элементах для автомобилей, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, профессора химии Маттиаса Аренца (Matthias Arenz). — Мы приближаемся к тому же количеству платины, которое требуется для обычного автомобиля. При этом наш новый катализатор намного более стабилен, чем катализаторы, используемые в современных водородных автомобилях».Авторы отмечают, что новые устойчивые технологии часто сталкиваются с проблемой ограниченной доступности редких материалов, что служит препятствием для их промышленного применения. Возможность снизить зависимость от дефицитных или дорогих материалов меняет правила игры.»Новый катализатор позволяет организовать производство водородных транспортных средств в гораздо большем масштабе, чем когда-либо в прошлом», — заявляет еще один автор статьи, профессор Ян Россмейсл (Jan Rossmeisl), руководитель Центра катализа высокоэнтропийных сплавов при кафедре химии Копенгагенского университета.Новый катализатор позволяя производить больше лошадиных сил на грамм платины. При этом он более прочный. Последнее качество не менее важное, чем стоимость. Чем больше поверхность катализатора, тем эффективнее он работает. Но для покрытия большой поверхности, требуется много металла, а если слой будет очень тонким и непрочным, активность катализатора снизится. Для решения этой дилеммы в современных катализаторах слой наночастиц платины покрывают сверху углеродом. К сожалению, углерод делает катализаторы нестабильными. Новый катализатор не содержит углерода. Вместо наночастиц исследователи применили в нем сеть нанопроволок, характеризующихся большой площадью поверхности и высокой прочностью.»С этим прорывом надежда на то, что что водородные автомобили станут обычным явлением, заметно усилилась. Это позволяет сделать их более дешевыми, экологичными и долговечными», — говорит Россмейсл.На следующем этапе исследователи планируют начать переговоры с представителями автомобильной промышленности, чтобы реализовать новую технологию на практике.Центр катализа высокоэнтропийных сплавов (CHEAC), в котором велась разработка, — своего рода центр передового опыта, поддерживаемый Датским национальным исследовательским фондом. В нем разрабатывают новые каталитические материалы для создания экологически чистых химикатов и топлива.

https://ria.ru/20200506/1571028781.html

https://ria.ru/20200804/1575334175.html

дания

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/17102/65/171026525_28:0:472:333_1920x0_80_0_0_18b115f59d18d61416f2bb0318e74aef.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

дания, копенгагенский университет, открытия — риа наука, химия, автомобили

МОСКВА, 24 авг — РИА Новости. Датские ученые разработали новый дешевый вид катализаторов для водородных двигателей. Это может изменить ситуацию в автомобилестроении. Результаты описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.

Пока автомобили с водородным двигателем — большая редкость. Все дело в стоимости катализаторов, для производства которых нужна платина. И если в обычных автомобилях используется около пяти граммов этого дорогого металла, то в экологически чистых водородных двигателях — в десять раз больше.

Химики из Копенгагенского университета разработали катализатор, который не требует такого большого количества платины.

«Для нашего катализатора нужна лишь небольшая часть того количества платины, которое обычно используется в современных водородных топливных элементах для автомобилей, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, профессора химии Маттиаса Аренца (Matthias Arenz). — Мы приближаемся к тому же количеству платины, которое требуется для обычного автомобиля. При этом наш новый катализатор намного более стабилен, чем катализаторы, используемые в современных водородных автомобилях».

Авторы отмечают, что новые устойчивые технологии часто сталкиваются с проблемой ограниченной доступности редких материалов, что служит препятствием для их промышленного применения. Возможность снизить зависимость от дефицитных или дорогих материалов меняет правила игры.

6 мая 2020, 14:30НаукаКитайские ученые создали прототип реактивного двигателя на воздухе

«Новый катализатор позволяет организовать производство водородных транспортных средств в гораздо большем масштабе, чем когда-либо в прошлом», — заявляет еще один автор статьи, профессор Ян Россмейсл (Jan Rossmeisl), руководитель Центра катализа высокоэнтропийных сплавов при кафедре химии Копенгагенского университета.

Новый катализатор позволяя производить больше лошадиных сил на грамм платины. При этом он более прочный. Последнее качество не менее важное, чем стоимость. Чем больше поверхность катализатора, тем эффективнее он работает.

Но для покрытия большой поверхности, требуется много металла, а если слой будет очень тонким и непрочным, активность катализатора снизится. Для решения этой дилеммы в современных катализаторах слой наночастиц платины покрывают сверху углеродом. К сожалению, углерод делает катализаторы нестабильными.

Новый катализатор не содержит углерода. Вместо наночастиц исследователи применили в нем сеть нанопроволок, характеризующихся большой площадью поверхности и высокой прочностью.

«С этим прорывом надежда на то, что что водородные автомобили станут обычным явлением, заметно усилилась. Это позволяет сделать их более дешевыми, экологичными и долговечными», — говорит Россмейсл.

На следующем этапе исследователи планируют начать переговоры с представителями автомобильной промышленности, чтобы реализовать новую технологию на практике.

Центр катализа высокоэнтропийных сплавов (CHEAC), в котором велась разработка, — своего рода центр передового опыта, поддерживаемый Датским национальным исследовательским фондом. В нем разрабатывают новые каталитические материалы для создания экологически чистых химикатов и топлива.

4 августа 2020, 09:04НаукаРоссийские ученые смоделировали материал для хранилищ водорода

Произведите собственный водород — самодельный генератор водорода — LED Journal

В Интернете доступно множество различных конструкций генераторов водорода. Существует также множество доступных для загрузки схем, показывающих, как построить собственный генератор водорода (или газа Брауна). Добавляя этот компонент в свой автомобиль, имейте в виду, что некоторые автомобили могут не получить преимущества от впрыска газа Брауна, но многие из них будут, особенно в небольших старых автомобилях.

Совместимость автомобилей с газом Брауна

Некоторые автомобили, особенно новые автомобили со всем компьютерным управлением, могут работать с перебоями, если вы введете газ Брауна в систему впуска воздуха. В первую очередь это связано со всеми датчиками, которые сегодня устанавливаются на автомобили.

Когда газ Брауна вводится в систему впуска воздуха, он обогащает качество воздуха, добавляя водород и кислород. Датчики двигателя автомобиля предназначены для определения «нормального» качества воздуха и выполнения любых необходимых регулировок двигателя в случае изменения качества воздуха.Когда они обнаруживают воздух, обогащенный водородом и кислородом, в воздушно-топливной системе, компьютер автоматически вносит изменения в воздушно-топливную смесь, что приводит к перебоям в работе двигателя.

Некоторые люди избежали этой проблемы, сняв датчики воздуха с автомобиля и заменив их поддельным датчиком, который заставляет компьютер думать, что датчик все еще там, но, в отличие от датчика воздуха, поддельный датчик не посылает никаких сигналов на бортовой компьютер.Существуют и другие способы избежать этой проблемы, и быстрый поиск в Интернете по запросу «автомобильные датчики и газ Брауна» покажет способы избежать проблем с компьютером.

Самодельный генератор водорода

Создаваемый вами водородный генератор должен быть специально разработан для автомобиля, в который вы его устанавливаете. Вам нужно место для генератора водорода, и он также должен быть расположен близко к батарее (для питания).

Список компонентов

Чтобы начать сборку водородного генератора, вам потребуются как минимум следующие компоненты:

  • Канистра достаточно большая, чтобы вместить воду, электролизные пластины и проводку.
  • Не менее двух настенных панелей для розеток из нержавеющей стали.
  • Втулки, пластиковые или резиновые шайбы и винты из нержавеющей стали.
  • Провода повышенной прочности (калибр 6–8) — красный (плюс) и черный (минус).
  • Блоки предохранителей с предохранителями не менее 30 А
  • Достаточное количество пластиковых трубок для соединения бачка с системой впуска топлива.
  • Выключатель питания, позволяющий управлять питанием генератора

Основные инструкции по сборке генератора водорода

Для создания генератора водорода можно использовать множество различных типов контейнеров, но наиболее распространенным является стандартная труба из ПВХ от 6 до 8 дюймов, отрезанная до нужной длины.Труба должна быть полностью герметизирована, чтобы газ мог удерживаться и улавливаться. Для этого можно использовать заглушки из ПВХ или резьбовые наконечники.

Настенные пластины из нержавеющей стали используются для закрытия старой емкости, которая больше не используется. Их можно найти в любом хозяйственном магазине. Следует использовать нержавеющую сталь, потому что она не подвержена коррозии, как обычная сталь. Электролиз разъедает обычную сталь в течение нескольких минут.

Стальные стеновые пластины должны быть прижаты друг к другу, но не соприкасаться.Установите втулки внутри «отверстий для винтов» настенных пластин, используйте резиновые шайбы на внешней стороне пластин и соедините их винтами из нержавеющей стали, но оставьте каждый винт прикрепленным к отдельной пластине. Пластины не должны касаться друг друга, но каждый винт должен касаться каждой пластины.

Подсоедините красный (положительный) провод к винту на одной из пластин, а черный (отрицательный) провод к противоположному винту на другой пластине. Теперь у вас должно быть пространство около 1/8 дюйма между двумя пластинами с каждым проводом, соединяющим каждую пластину.Одна пластина служит положительным проводником, а другая пластина будет служить отрицательным проводником. При питании ток проходит через воду внутри канистры, разбивая воду на отдельные атомы (водород и кислород).

Пластиковая трубка (обычно около ¾ дюйма) должна быть вставлена ​​через просверленное отверстие в верхней части баллона, где будет собираться газ. Именно эта трубка будет подключаться к системе впуска вашего автомобиля; поставляет газ Брауна. В качестве меры предосторожности подсоедините шланг к канистре водородного генератора и направьте его в отдельную канистру с водой, а затем, наконец, подсоедините его к системе впуска вашего автомобиля.Эта вторичная канистра поможет предотвратить катастрофу в случае, если бензин каким-то образом воспламенится в двигателе.

Установите выключатель питания в салоне автомобиля и подключите его к красному проводу, подающему питание на водородный генератор. Существует несколько различных способов подключения выключателя питания, поэтому проведите небольшое исследование по этому вопросу. Также установите блок предохранителей на одной линии с проводом питания. Если какой-либо провод был каким-то образом закорочен, предохранитель перегорит, а не вызовет электрическое повреждение или возгорание вашего автомобиля.

Подключение к системе впуска воздуха

Большинство автомобилей оснащены воздухозаборником резинового типа, который соединяется с воздушным фильтром автомобиля непосредственно с воздухозаборником двигателя. Именно к этому резиновому компоненту вы хотите подключить трубку от генератора водорода. Когда генератор водорода работает, внутри контейнера создается давление, из-за чего газ попадает в камеры сгорания двигателя.

Дополнительная информация о построении этих систем

Ни в коем случае эта короткая статья не может описать всю науку, связанную с созданием самодельного генератора водорода.Он был написан, чтобы охватить самые основы этого компонента и дать вам краткое представление о том, как они работают и подключаются к транспортному средству. Я включил несколько ссылок ниже, которые следует просмотреть, прежде чем пытаться построить собственный генератор водорода.

И помните; будьте осторожны при их строительстве, потому что они могут взорваться!

Наконец-то появился комплект для самостоятельного изготовления водородных топливных элементов — Chicago Tribune

Автомобили на водородных топливных элементах в конечном итоге вытеснят U.С. зависимость от иностранной нефти.

С помощью топливного элемента водород производит электричество для движения транспортных средств.

Без бензина, без выбросов.

Но автопроизводители говорят, что может пройти 10 или более лет, прежде чем они смогут производить автомобили с водородным двигателем для масс. Компания United Nuclear заявляет, что может ускорить этот процесс. Он отправил электронное письмо, в котором говорилось, что он будет производить комплекты для переоборудования водорода для «индивидуальных владельцев, чтобы адаптировать свои автомобили с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания для сжигания водорода.»

Конечно, переоборудовать свой автомобиль с газовым двигателем для работы на водороде — это одно… найти станцию, которая качает водород для его заполнения, — это совсем другое.

Расслабьтесь. для производства водорода в домашних условиях.»

Не могу дождаться.

Как только видеомагнитофон перестанет мигать 12:00 с момента последнего отключения электричества, следующий пункт в списке дел будет переоборудовать машину и начать производить водород в гараже.

Но прежде чем поторопиться, мы обратились к мистеру Вебстеру, словарю, чтобы узнать, нужно ли носить перчатки при производстве водорода.

По словам Вебстера, водород — это «бесцветный легковоспламеняющийся газ без запаха».

Бесцветный и без запаха Мелкий, но легковоспламеняющийся означает, что легко воспламеняется и горит — вызывает беспокойство.

Итак, вернемся к презентации United Nuclear.

В электронном письме говорится, что вы можете производить водород дома очень просто, заменив черепицу на вашем доме солнечными панелями, чтобы производить электричество, необходимое для его производства.

Если вы не хотите менять крышу дома, вы можете приобрести ветряную турбину для производства электроэнергии для производства водорода.

После производства у вас есть три варианта хранения водорода в вашем автомобиле, сообщает United Nuclear.

— Как сжатый газ, хотя при этом United Nuclear предупреждает, что «вы будете управлять гигантской бомбой» и «при столкновении ожидайте смерти в огромном огненном шаре/взрыве».

Дженерал Моторс, например, оспаривает заряд бомбы, заявляя, что сжатый водород в 20 раз легче воздуха и выбрасывается в виде узкого вертикального шлейфа, если бак разрывается, в то время как бензин скапливается и может охватить автомобиль пламенем.

— Однако United Nuclear говорит, что в качестве жидкости водород должен храниться при «400 градусах ниже нуля». Это означает, что если вы прольете немного на свою обувь при заполнении резервуара, попрощайтесь с вашей обувью и пальцами ног внутри.

— Третий вариант, который советует United Nuclear, — хранить водород в резервуаре, наполненном гидридами, химическим веществом, которое связывается с водородом и выделяет топливо после того, как вы нагреете гидриды.

А ты думал, что это будет сложно.

Но звонок в United Nuclear лопнул.

Боб Лазар, совладелец и главный исследователь фирмы Sandia Park, штат Нью-Мексико, сказал, что пока нет установленной цены на комплект, потому что «на данный момент у нас нет доступных комплектов».

Не существует комплекта, подходящего для всех автомобилей, сказал он о комплекте, который в настоящее время тестируется на Chevrolet Corvette и внедорожнике Mitsubishi Endeavor.

«Вам придется подгонять комплект под каждую машину, а в нынешнем виде для этого нужно быть механиком.»

Еще одна маленькая проблема.

«Заполнение [бака автомобиля] занимает два дня.

Цена CTS: этой осенью Cadillac предложит недорогой седан CTS, заменив базовый 3,2-литровый V-6 с 5-ступенчатой ​​механической коробкой передач на новый 2,8-литровый V-6 и новую 6-ступенчатую механическую коробку передач. пока твердая цена, но CTS теперь начинается с $31 345, включая $695 за фрахт.Самая низкая цена CTS этой осенью будет начинаться примерно с $30 000.

———-

Среда и пятница по делам. Слушайте его на WBBM-AM 780 в 18:22 по средам и в 23:22.м. воскресенья.

HHO PLUS — 2022 Новые комплекты генераторов для экономии водородного топлива для легковых и грузовых автомобилей

Сертификат о защите продукта  

Регистрационный номер:
002077925-0001-0002

1 . Каковы преимущества и экономия топлива при использовании нашей водородной технологии?

Большинство пользователей экономят от 20 до 30% расхода топлива.Известны случаи более высоких результатов с чипом HEC в автомобилях с электронным впрыском топлива. Водород снижает потребление топлива за счет углерода на основе топлива, чтобы сгорать более полно и эффективно. Водород также помогает очищать углеродистые отложения внутри двигателя. Выбросы водородных выхлопов — это чистая вода. Таким образом, вы экономите топливо, экономите деньги и сохраняете окружающую среду.

2. Является ли гибридная топливная система более подверженной ржавчине или коррозии?

Нет. Ископаемое топливо [газ или дизельное топливо] выделяет достаточно тепла во время сгорания, чтобы испарять водород, когда он снова превращается в воду и выходит из выхлопной системы.

3. Может ли эта система улучшить мою производительность?

Да, впрыск водорода в ваш двигатель внутреннего сгорания поможет очистить внутренние детали во время работы двигателя. Это повысит крутящий момент и мощность, а также уменьшит выброс углеводородных загрязнителей в воздух через выхлопные газы. Водород сгорает быстрее и чище, чем газ или дизельное топливо в вашем двигателе. Благодаря этому ваш автомобиль будет работать плавнее, дольше, холоднее и эффективнее, чем когда-либо прежде.

 

4. Работает ли это с дизельными, бензиновыми или GPL автомобилями?

Да, работает со всеми автомобилями с двигателями внутреннего сгорания.

5. Наносит ли генератор водорода краткосрочный или долгосрочный вред моему двигателю?

Нет, водородный генератор не вызывает проблем с двигателями.

6. Какой тип регламентного обслуживания требуется?

Заполнение резервуара для воды дистиллированной водой по мере необходимости.На каждые 1000 км вам понадобится 1 литр воды и немного электролита. Каждые шесть месяцев, в зависимости от интенсивности использования, рекомендуется сливать и промывать систему и заменять ее свежей дистиллированной водой и электролитным катализатором.

7. Какой электролит используется?

Лучшим электролитом является KOH (гидроксид калия). Очень дешево и легко найти.

8. Не замерзнет ли зимой вода в агрегате?

Нет, если вы добавите около 20-25% изопропилового спирта в раствор резервуара, чтобы избежать замерзания в зимние месяцы.

 

9. Что делать, если я не использую дистиллированную воду в своем генераторе?

Дистиллированная вода – это в основном чистая вода. Другие типы воды, такие как водопроводная, минеральная вода, вода из пруда, морская вода и т. д., будут работать, но они также быстро загрязнят электролит из-за минералов и примесей в воде. Грязный электролит будет скапливаться на пластинах генератора и действовать как изолятор, вызывая снижение производства газа водородного топлива. То же самое верно и для многих других типов катализаторов, особенно для любого катализатора, содержащего натрий, такого как пищевая сода или гидроксид натрия.Натрий быстро загрязнит пластины электролизера и сделает устройство неэффективным.

10. Может ли взорваться водородный генератор?

Нет. Производство водорода производится по требованию. У вас будет водород только тогда, когда ваш автомобиль движется. В отличие от газовых баллонов под давлением, в системе существует лишь небольшое давление водорода.

11. Если у меня есть вопросы, есть ли какая-либо техническая поддержка по для моего водородного генератора?

Техническая поддержка предоставляется для вашего генератора водорода ( [email protected]ком ).

12. Предоставляется ли какая-либо гарантия на мой эратор Hydrogen Gen ?

Да, 2 года 100% гарантии на ремонт или замену деталей и узлов.

13. В случае аварии взорвется водородный генератор?

Ни в коем случае, все, что у вас будет, это вода и электролит на земле.

14. Можем ли мы использовать водородный генератор на электрогенераторе?

Генератор можно использовать на любом электрогенераторе.

15. Каков срок службы продукции?

На сегодняшний день у нас есть устройства, проданные за 2 года, которые все еще работают.

Инженерная школа Массачусетского технологического института | » Можно ли переоборудовать традиционные автомобили с бензиновым двигателем для работы на водородных топливных элементах?

Можно ли переоборудовать традиционные автомобили с бензиновым двигателем для работы на водородных топливных элементах?

Да — но, вероятно, имеет смысл начать с автобусов и грузовиков дальнего следования, а не с легковых автомобилей…

Дженнифер Саттон

Прежде всего, говорит Джон Хейвуд, профессор машиностроения и директор Sloan Automotive Research Laboratory, давайте дадим определение слову «конвертировать».«Традиционный автомобиль можно переоборудовать новым двигателем на водородных топливных элементах, — говорит он, — но это слишком сложно и дорого, чтобы стоит затраченных усилий». «Единственные случаи, когда модернизация может иметь смысл, — это большие дизельные автомобили, такие как автобусы или дальнобойные грузовики», — говорит Хейвуд.

Но перспектива изменить нашу технологию бензиновых двигателей так, чтобы все больше и больше автомобилей работали на водородных топливных элементах, говорит он, более достижима. Однако не ищите их на дороге в ближайшее время.

Транспортные средства на водородных топливных элементах, эффективно работающие от аккумуляторов, питаемых водородом, а не от электросети.Топливный элемент преобразует водород и кислород воздуха в воду и в процессе вырабатывает электричество. Пока водород и кислород продолжают поступать в топливный элемент, он никогда не выйдет из строя. Водородные топливные элементы могут уменьшить вредные выбросы (в зависимости от того, как производится водород) и снизят зависимость США от иностранной нефти. Недостаток: чтобы вывести на дороги автомобили с водородным двигателем, говорит Хейвуд, мы должны изменить не только нашу автомобильную технологию, но и всю нашу систему подачи и распределения топлива.

Технология водородных топливных элементов существует уже много лет, но еще не прижилась на рынке. «Десять лет назад все внимание было приковано к водороду, а электричества едва ли было в списке», — говорит Хейвуд. По его словам, недавнее внедрение гибридов и автомобилей с батарейным питанием оказалось более успешным, в основном потому, что изменения, которые они представляют, могут происходить постепенно, без необходимости создавать совершенно новую систему хранения и доставки топлива. «Водород не умер, — говорит он.«Просто трудно думать о таком серьезном изменении».

Есть два способа сделать водородное топливо, один чистый, другой не очень чистый. Электролиз воды — отделение водорода от кислорода — не производит прямых выбросов, но этот процесс требует больше энергии, чем производит. Водород также получается в результате частичного сжигания газообразного метана и его реакции с паром, в результате чего полученный газ разделяется на кислород и водород. Другими словами, чтобы производить «чистое» водородное топливо, вам нужно начать с ископаемого топлива (угля или природного газа), которое связано с теми же старыми проблемами, наносящими ущерб климату.

«Критический вопрос заключается в том, как мы можем производить водород эффективными способами, которые также производят низкий уровень выбросов?» он говорит. «У нас много ископаемого топлива — больше, чем мы думаем. Так что мы можем продолжать быть плохими мальчиками и девочками, что не мотивирует нас вносить изменения».

Спасибо Джону Дагдейлу   из Атланты, Джорджия, за этот вопрос.

Опубликовано: 2 марта 2010 г.

Автомобили на водороде: Отсутствие загрязнения: Что мешает процветанию автомобилей с водородным двигателем

НЬЮ-ДЕЛИ: Водородные топливные элементы широко известны своей способностью сжигать и производить только воду в качестве остатка.Добавьте такие факторы, как их способность быстро перезаряжаться и количество вырабатываемой энергии, и вы получите идеальную альтернативу ископаемому топливу.
Как именно работает транспортное средство, работающее на водородных топливных элементах? Пришло время для урока науки.
Водород реагирует с кислородом. Эта реакция производит электричество, которое приводит в действие электродвигатель автомобиля. Двигатель вырабатывает энергию с помощью этой реакции, также называемой сгоранием водорода. Процесс осуществляется с помощью систем подачи топлива и впрыска.Сжигая лишь немного моторного масла, как и в бензиновом двигателе, водород обеспечивает нулевые выбросы при использовании.


Водород – легкодоступное и возобновляемое топливо. Не нужно создавать огромные нефтеперерабатывающие заводы, чтобы добывать его с поверхности земли. Это топливо, которое при сгорании производит только воду и не наносит вреда окружающей среде.
Количество энергии, которое может производить водородное топливо, намного больше, чем его эквивалент в других видах топлива.Гораздо более быстрое время зарядки по сравнению с электромобилями менее чем за 5 минут. Почти так же быстро, как заправить автомобиль, работающий на ископаемом топливе, и при этом намного чище.
Как и электромобили, водородные автомобили бесшумны, поскольку у них нет двигателя внутреннего сгорания. Они как электромобили, которые заряжаются быстрее. В отличие от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, которые выделяют дым, автомобили на водородных топливных элементах не загрязняют окружающую среду.
Учитывая столь впечатляющий список преимуществ, можно подумать, что будущее за водородными автомобилями.Так почему же не так много поклонников этой технологии? Почему многие известные автопроизводители отказались инвестировать в этот вид топлива?
Технология водородных топливных элементов полна сложностей. Водород трудно извлечь. Он не существует сам по себе и должен быть извлечен из воды с помощью электролиза, что само по себе является сложным процессом.
Энергетике нужны огромные инвестиции и политическая поддержка, чтобы стать жизнеспособным источником энергии. Без него невозможно создать надлежащую инфраструктуру для использования водорода в качестве топлива.
Сырье, используемое для производства водородного топлива, может быть очень дорогим. Сам электролиз использует определенные специальные металлы для извлечения водорода из воды, что является дорогостоящим.
Водород сталкивается с ограничениями, установленными правилами различных стран. Если с ними не разобраться, Hydrogen продолжит страдать от участи электромобилей в первые дни своего существования.
Хранение водородных топливных элементов намного сложнее и дороже, чем другие виды топлива. Это увеличивает общую стоимость продукции и повышает цены для автопроизводителей.
Топливный элемент может быть опасен из-за своей легковоспламеняющейся природы. Это делает опасным топливо для автомобиля в случае его аварии.
И последнее, но не менее важное: цена. Не говоря уже о двигателях внутреннего сгорания, автомобили с водородным двигателем значительно дороже электромобилей, почти вдвое дороже запрашиваемой цены. Например, Kona EV в Европе стоит от 34 600 евро, что почти вдвое меньше Nexo, который обойдется вам минимум в 69 000 евро.

Двигатели внутреннего сгорания на водороде и водородные топливные элементы

Может ли двигатель работать на водороде?

Абсолютно! Принцип работы современных водородных двигателей очень похож на работу двигателей, работающих на природном газе и бензине, по принципу работы и архитектуре.Они просто работают на водороде — безуглеродном топливе. И они соединены с газовыми баллонами высокого давления, которые являются безопасным и практичным способом хранения водорода на борту.

Жизнеспособны ли водородные двигатели?

С технической точки зрения водородные двигатели вполне жизнеспособны. Они работают, и они надежны. Они лишь незначительно отличаются от традиционных двигателей внутреннего сгорания, которые являются одними из самых надежных механических устройств, когда-либо созданных.

Более сложный вопрос: жизнеспособны ли автомобили с водородным двигателем? Ответ; это зависит.

В некоторых частях Калифорнии (США), Японии и Европы, где есть несколько десятков общедоступных заправочных станций, заправляющих водород, можно использовать личные автомобили, работающие на водороде. Однако в большинстве других мест дозаправка будет проблемой. Это делает водородные двигатели лишь умеренно пригодными для легковых автомобилей и внедорожников.

С другой стороны, коммерческие автомобили

гораздо лучше подходят для водородных двигателей. Это особенно верно для коммерческих транспортных средств, которые являются частью автопарка с центральной «базой», где может быть создана специальная точка заправки водородом.Транспортные средства, такие как мусоровозы, грузовики для доставки, автомобили аварийно-спасательных служб и многое другое, хорошо подходят. Это также относится к региональным и дальнемагистральным грузовикам, при условии, что несколько водородных заправочных станций построены вдоль избранных маршрутов доставки. Хотите узнать больше? Погрузитесь в примеры использования водородных двигателей в мобильности и транспорте.

Почему больше коммерческих автомобилей не оснащается водородными двигателями?

Многие операторы коммерческого флота ставят перед собой цели по сокращению своего углеродного следа в рамках своей более широкой стратегии устойчивого развития.Водородные двигатели могут внести значительный вклад в достижение этих целей в области устойчивого развития, однако широкого распространения водородных двигателей не наблюдается.

Одним из ключевых ограничений является отсутствие серийного производства водородных двигателей для коммерческого транспорта. Тем не менее, ситуация вот-вот изменится после недавнего объявления о том, что Werner Enterprises начнет проверку и интеграцию 15-литровых водородных двигателей внутреннего сгорания Cummins в свои автомобили.

Капитальные затраты на новые автомобили с водородными двигателями будут отличаться от автомобилей с дизельными двигателями; в то же время общие черты конструкции водородных и дизельных двигателей приведут к тому, что водородные двигатели станут доступными для технологии энергии с почти нулевым уровнем выбросов.

Готовность водородной инфраструктуры является еще одним ограничивающим фактором для некоторых коммерческих транспортных средств, но не для всех. Как упоминалось выше, водородные двигатели могут использоваться в некоторых коммерческих транспортных средствах. По мере того, как на наши дороги выходит все больше автомобилей с водородными двигателями , это также способствует развитию водородной инфраструктуры.

Наконец, эксплуатация автомобиля на водороде не обязательно будет стоить дешевле, чем эксплуатация того же автомобиля на бензине или дизельном топливе, по крайней мере, при отсутствии государственных стимулов.Это уравнение, однако, может измениться в ближайшие годы. Основной движущей силой этого изменения является набор новых правил, направленных на ограничение выбросов CO 2 большегрузными и средними грузовиками в Европе, Китае и нескольких штатах США. Для производителей транспортных средств и операторов автопарков, на которых распространяются эти правила, переход на водородные двигатели вполне может оказаться наиболее экономичным способом достижения соответствия. Если это так, то в этом десятилетии на дорогах появятся водородные грузовики и другие транспортные средства.

Как долго служат водородные двигатели?

То же, что дизельный двигатель. Водородные двигатели работают по тому же циклу, что и дизельные двигатели и двигатели, работающие на природном газе, и имеют те же компоненты двигателя под головкой блока цилиндров, включая блок цилиндров, кривошип, шатуны и так далее.

Использование водорода в качестве топлива может привести к риску водородного охрупчивания и эрозии внутри двигателя. Cummins Inc. уже тестирует водородные двигатели, чтобы снизить любой из этих рисков; и мы будем делиться нашими выводами по ходу наших тестов.

Водородные двигатели могут свести выбросы углерода к почти нулевому уровню

На уровне выхлопной трубы или от бака до колеса водородные двигатели не выделяют CO 2 из водородного топлива. Это потому, что в водороде нет атома углерода. Между тем, водородные двигатели выделяют следовые количества CO 2 из-за смазки, используемой в работе двигателя, и того факта, что двигатель использует окружающий воздух для сгорания, содержащий CO 2 .

В целом углеродный след водородных двигателей зависит от того, откуда поступает водород.Если пять фунтов CO 2 выбрасываются в атмосферу каждый раз, когда производится один фунт водорода, то грузовые перевозки на водороде вряд ли можно назвать экологически чистым видом транспорта. К сожалению, так обстоит дело с большей частью водорода, производимого сегодня в промышленности. Большая часть его получается путем переработки метана, ископаемого топлива. Если, с другой стороны, зеленый водород производится путем электролиза с использованием электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, такими как солнечные батареи или ветряные турбины, то возможны водородные двигатели с незначительными выбросами углерода.

Cummins уже является пионером в производстве зеленого водорода благодаря инвестициям в производство электролизеров в Испании. Cummins также сотрудничает с Sinopec для исследования, разработки и производства электролизеров в Китае.

Однако водородные двигатели

выделяют некоторое количество NOx, как дизельные двигатели и двигатели, работающие на природном газе. Водородные двигатели требуют системы очистки выхлопных газов для удаления избытка NOx. В результате водородные двигатели будут сокращать выбросы NOx до чрезвычайно низкого уровня — даже ниже, чем требования правил EPA для дизельных двигателей в грузовых автомобилях сегодня.

Каковы запас хода и время наполнения бака водородного двигателя?

Зависит от размера и типа бака. Водород хранится в виде сжатого газа на транспортных средствах, содержащихся в сосудах под давлением с номинальным рабочим давлением 350 бар или 700 бар.

Возьмем бортовую систему хранения водорода, состоящую из топливных баков на 700 бар с общей полезной емкостью водорода 80 кг. Эта система позволит автомобилю проехать 500 миль до необходимости дозаправки.Заправка этого автомобиля займет около получаса.

Безопасны ли водородные двигатели, используемые в транспортных средствах?

Резервуары для водорода намного прочнее традиционных резервуаров для жидкого топлива или даже резервуаров для пропана. К ним также предъявляются строгие требования безопасности. Эти стандарты охватывают множество требований, таких как целостность после аварии, устойчивость к проникновению, устойчивость к высоким температурам и фактор безопасности при максимальном давлении, равный трем. Этот фактор безопасности означает, что резервуар для хранения, который планировалось использовать при максимальном рабочем давлении 700 бар, фактически рассчитан на уровень давления более 2100 бар.

Компания Cummins недавно создала совместное предприятие с ETC под названием NPROXX, лидера в области хранения и транспортировки водорода, для резервуаров для хранения водорода. Это совместное предприятие является лидером на европейском железнодорожном рынке и будет поставлять продукты для хранения водорода и сжатого природного газа для автомобильных и внедорожных приложений.

Где взять водород для заправки автомобилей?

Если ваш бизнес базируется в определенных частях Калифорнии (США), Европы или Японии, вы можете заправляться водородом на любой из нескольких десятков заправочных станций, оборудованных для выдачи водорода.

В противном случае вашим первым вариантом может быть работа со специализированным поставщиком водорода, который может установить базовую заправочную точку на территории вашего предприятия, а затем поставлять вам зеленый водород. Хотя этот тип услуг пока может быть доступен не везде, коммерческий зеленый водород — это быстрорастущая отрасль, к которой каждый день присоединяется все больше стартапов и крупных компаний.

Если ваш район не обслуживается поставщиками зеленого водорода, у вас также может быть возможность самостоятельно производить зеленый водород.Для этого электролиз и солнечная генерация или автономные решения по электролизу могут удовлетворить потребности широкого круга операторов автопарка.

Мой опыт работы с автомобилем на водородных топливных элементах

Автор: Рима Бзейх

Как человек, выросший в Мотор-сити (Детройт, Мичиган), будет преуменьшением сказать, что я «понимаю», насколько автомобили важны для нашей жизни. Когда я рос, мои школьные экскурсии были на заводе Ford River Rouge, или на заводе General Motors, или в Greenfield Village Генри Форда.Мой отец работал в Ford Motor Company, и у большинства моих соседей, друзей и одноклассников хотя бы один родитель также работал в одной из «большой тройки» (Ford Motor Company, General Motors Company и Chrysler).

Изобретение автомобиля навсегда изменило мир, но это новаторское новшество дорого обошлось: наша многолетняя зависимость от ископаемого топлива для двигателей автомобилей привела к выбросам миллиардов тонн углекислого газа. И год за годом исследования показывают, что основным источником выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах является транспортный сектор.Таким образом, если мы хотим смягчить последствия изменения климата, одним из наших основных направлений должно стать поиск способов снижения выбросов, создаваемых нашими транспортными средствами.

Дело в том, что грузовики, работающие на ископаемом топливе, являются сердцем и душой американской автомобильной промышленности. Вы знаете культовый пикап Ford F-150? Сегодня это по-прежнему самый популярный автомобиль в США. Когда я впервые услышал термин «автомобили с экологически чистой энергией», моей первой мыслью было: «Сможем ли мы сделать это здесь?»

Автомобили с чистой энергией

Для контекста, автомобили с экологически чистой энергией питаются от ресурсов, которые не сжигают ископаемое топливо при использовании.Когда вы управляете автомобилем, работающим на экологически чистой энергии, он не производит вредных выбросов. Например, знакомое нам транспортное средство с экологически чистой энергией — это электромобиль, в котором вместо топлива используется электродвигатель, работающий от заряженных аккумуляторов. Вместо того, чтобы идти на заправку, чтобы заправить свой бак, вы либо находите зарядную станцию, либо заряжаетесь дома, используя собственные розетки.

Хотя электромобили долгое время были самыми популярными и известными среди экологически чистых транспортных средств, они не единственные доступные экологически чистые автомобили.Другой тип экологически чистых технологий — это транспортные средства на водородных топливных элементах, которые также имеют электродвигатели, но отличаются тем, что работают на газообразном водороде.

Методика заправки автомобиля на водородных топливных элементах практически идентична типичному транспортному средству, работающему на газе: вы подъезжаете к станции с насосом, вставляете насос туда, где прокладка бака, и ждете, пока он заполнится. . Используя водородное топливо в баке, двигатель автомобиля будет питаться от химической реакции между кислородом и газообразным водородом.Единственным побочным продуктом, выделяющимся после реакции, является водяной пар.

Однако, несмотря на то, что водородное топливо является многообещающим источником энергии для транспортных средств, особенно для дальнемагистральных грузовиков или судов, которые сложнее электрифицировать, предстоит пройти еще долгий путь, прежде чем отрасль сможет производить устойчивое топливо. В настоящее время большая часть водорода производится из природного газа или угля, что делает его производство чрезвычайно грязным. По данным Международного энергетического агентства, «производство водорода отвечает за ежегодные выбросы CO2, эквивалентные выбросам Индонезии и Соединенного Королевства вместе взятых.«Пока мы не изменим процессы, из которых мы получаем водородное топливо, он будет продолжать выделять выбросы, вызывающие потепление планеты, и способствовать дальнейшему климатическому кризису.

Тойота Мирай

Если вам интересно, кто на самом деле будет водить машину на водородных топливных элементах, то я рад сообщить вам, что да, моей последней машиной на самом деле была машина на водородных топливных элементах: Toyota Mirai! Вождение этого автомобиля определенно пробудило любопытство многих людей, поэтому я ответил на некоторые из наиболее распространенных вопросов, которые я получил о своем опыте с ним:

  1) Какой пробег?

Во-первых, вам нужно знать, что водородное топливо измеряется не в галлонах, а в килограммах.Полный бак Mirai составляет примерно пять килограммов, а при полном баке он получает около 66 миль на галлон (эквивалент миль на галлон) газообразного водорода.

  2) Сколько стоит заправка?

Поскольку отрасль находится в зачаточном состоянии и все еще разрабатывает способы эффективной транспортировки и хранения газообразного водорода, стоимость топлива недешева. Один килограмм газообразного водорода стоит около 16 долларов. Тем не менее, Toyota выдает всем владельцам Mirai водородную карту, на которой есть 15 000 долларов.Это примерно три года газообразного водорода, покрываемого Toyota, за который вам не нужно платить! Мы надеемся, что по мере того, как в игру вступают новые исследования и разработки, газообразный водород станет более доступным для водителей.

  3) Где есть водородные заправочные станции?

Калифорния и Гавайи — единственные штаты, в которых есть действующие водородные станции, поэтому пока вы не увидите эти автомобили за пределами этих двух штатов. Я живу в Калифорнии, и по всему штату насчитывается в общей сложности 45 активных водородных станций, и еще больше находится в стадии планирования и разработки.

4) Что представляют собой заправочные станции?

Начнем с того, что водородные станции обычно находятся на заправочных станциях, и почти на всех заправочных станциях, где я был, был только один водородный насос. Это может вызвать некоторые проблемы, потому что, если вы спешите, перед вами может быть очередь людей, что заставит вас ждать, если поблизости нет другого открытого насоса. Сам процесс заправки не занимает больше пяти-семи минут.

Еще одно предостережение, связанное с использованием водородного топлива, заключается в том, что насосы выходят из строя.Что касается Калифорнии, вам необходимо проверить веб-сайт партнерства по топливным элементам штата, чтобы узнать, подключены ли насосы к сети. В баках с водородом в течение всего дня хранится только определенное количество килограммов, и если вы подойдете к баку, не проверив, есть ли в нем топливо, вы можете обнаружить пустой насос. Веб-сайт хорошо сообщает вам, когда бак будет заправлен, но опять же, если у вас нехватка времени, это может сильно задержать ваши планы. Чтобы иметь возможность интегрировать автомобили на водородных топливных элементах в качестве жизнеспособного варианта экологически чистой энергии для водителей, инфраструктура водородного топлива должна идти в ногу с потребительским спросом и графиком целей штата по углеродной нейтральности.

 5) Как автомобиль ведет себя в городе по сравнению с поездкой на дальние расстояния?

При езде по городу или по городу автомобиль демонстрирует потрясающую эффективность. Подобно электромобилям, автомобили на водородных топливных элементах используют «рекуперативное торможение» — механизм сохранения энергии, который использует трение, возникающее при нажатии на педаль тормоза, для зарядки аккумулятора автомобиля. Во время поездок по городу мне нужно было заправлять машину только раз в две недели (по моим оценкам, каждые 250 миль).И наоборот, эти автомобили плохо справляются с ездой на дальние расстояния с минимальным торможением. Поскольку двигатель электрический, он действует аналогично заряженному аккумулятору. Подумайте о своем телефоне: когда вы используете его постоянно без перерыва, батарея разряжается быстрее, чем если бы вы использовали телефон в промежутках с перерывами. Без какого-либо источника подзарядки (в данном случае торможения) мощность расходуется быстрее. Например, если бы я несколько раз в неделю ездил по шоссе, преодолевая более 30 миль за раз, мне пришлось бы заправляться бензином раз в неделю (примерно каждые 150 миль).Единственный способ, которым вы можете продлить свою энергию, — это эффективно управлять автомобилем или двигаться со скоростью не более 65 миль в час. Возвращаясь к сравнению с телефоном, думайте о нем как о вождении в «режиме низкого энергопотребления», чтобы батарея работала как можно дольше.

6) Дополнительная информация, которую следует знать:

Главное, что люди должны знать, это то, что им действительно нужно провести исследование и узнать, на какой машине они ездят, прежде чем решить ее купить. Вы должны понимать, как заправлять машину и как ей управлять, чтобы она работала на вас наиболее эффективно.Например, я не провел надлежащего исследования и подумал, что смогу проехать из Южной Калифорнии в Северную Калифорнию так же, как на автомобиле, работающем на бензине, и в итоге у меня закончилась энергия, и меня отбуксировали до ближайшей водородной станции к неэффективному вождению. У меня также были случаи, когда мне приходилось ждать дополнительное время у водородного бака, чтобы заправиться только потому, что кто-то не знал, как вставить насос в автомобиль. В других случаях люди могут не знать, что помпе требуется пять или около того минут для сброса после такого количества использований, поэтому они попытаются наполнить бак, когда бак все еще находится в процессе сброса, и в конечном итоге уйдут, думая, что он пуст.В целом, о транспортных средствах на водородных топливных элементах можно многое узнать, и, наряду с исследованиями, необходимо надлежащее образование, когда эти автомобили продаются водителям.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.