Перспективы использования водородного двигателя

Водородный двигатель: типы, устройство,принцип работы

ТИПЫ ВОДОРОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

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

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. 

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:

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.

Причины интереса к водородному транспорту

Использование водорода в качестве энергоносителя позволит как существенно сократить потребление ископаемых углеводородных топлив, так и значительно продвинуться в решении экологической проблемы загрязнения атмосферы городов вредными для здоровья человека составляющими выхлопных газов автомобилей и тепловозов.

В 2009 году примерно 25 % выбросов углекислого газа в атмосферу Земли производилось в результате работы разного рода транспорта. По оценке МЭА, уже к 2050 году это число удвоится и продолжит расти по мере того, как в развивающихся странах будет увеличиваться количество личных автомобилей. Кроме углекислого газа в атмосферу выбрасываются оксиды азота, ответственные за увеличение заболеваемости астмой, оксиды серы, ответственные за кислотные дожди и т. д.

В морском транспорте зачастую используются низкокачественные дешёвые сорта топлива. Морской транспорт выбрасывает оксидов серы в 700 раз больше, чем автомобильный транспорт. По данным International Maritime Organization выбросы СО2 морским торговым флотом достигли 1,12 млрд тонн в год.

Другой причиной повышения интереса к водородному транспорту является рост цен на энергоносители (в настоящее время подавляющее их большинство — уголь, нефть и их производные), дефицит топлива, стремление различных стран обрести энергетическую независимость.

Описание и принцип работы водородного генератора

Есть несколько методик выделения водорода и из других веществ, перечислим наиболее распространенные:

1. Электролиз, данная методика наиболее простая и может быть реализована в домашних условиях. Через водный раствор, содержащий соль, пропускается постоянный электрический ток, под его воздействием происходит реакция, которую можно описать следующим уравнением: 2NaCl + 2H₂O→2NaOH + Cl₂ + H₂↑. В данном случае пример приведен для раствора обычной кухонной соли, что не лучший вариант, поскольку выделяющийся хлор является ядовитым веществом. Заметим, что полученный данным способом водород наиболее чистый (порядка 99,9%).
2. Путем пропускания водяного пара над каменноугольным коксом, нагретым до температуры 1000°С, при таких условиях протекает следующая реакция: Н₂О + С ⇔ СО↑ + H₂↑.
3. Добыча из метана путем конверсии с водяным паром (необходимое условие для реакции – температура 1000°С): СН₄ + Н₂О ⇔ СО + 3Н₂. Второй вариант – окисление метана: 2СН₄ + О₂ ⇔ 2СО + 4Н₂.
4. В процессе крекинга (переработки нефти) водород выделяется в качестве побочного продукта. Заметим, что в нашей стране все еще практикуется сжигание этого вещества на некоторых нефтеперерабатывающих заводах ввиду отсутствия необходимого оборудования или достаточного спроса.

Из перечисленных вариантов последний наименее затратный, а первый наиболее доступный, именно он положен в основу большинства генераторов водорода, в том числе и бытовых. Их принцип действия заключается в том, что в процессе пропускания тока через раствор, положительный электрод притягивает отрицательные ионы, а электрод с противоположным зарядом – положительные, в результате происходит расщепление вещества.

Конструктивные особенности и устройство генератора водорода

Если с получением водорода проблем сейчас практически нет, то его транспортировка и хранение до сих пор остается актуальной задачей. Молекулы этого вещества настолько малы, что могут проникать даже сквозь металл, что несет определенную угрозу безопасности. Хранение в абсорбированном виде пока не отличается высокой рентабельностью. Поэтому наиболее оптимальный вариант – генерация водорода непосредственно перед его использованием в производственном цикле.

Для этой цели изготавливаются промышленные установки для генерации водорода. Как правило, это электролизеры мембранного типа. Упрощенная конструкция такого устройства и принцип работы приведен ниже.

Упрощенная схема водородного генератора мембранного типа

Обозначения:

• А – трубка для отвода хлора (Cl₂).
• B – отвод водорода (Н₂).
• С – анод, на котором происходит следующая реакция: 2CL — →CL₂ + 2е — .
• D – катод, реакцию на нем можно описать следующим уравнением: 2Н₂О + 2е — →Н₂ + ОН — .
• Е – раствор воды и хлористого натрия (Н₂О & NaCl).
• F – мембрана;
• G – насыщенный раствор хлористого натрия и образование каустической соды (NaОН).
• H – отвод рассола и разбавленной каустической соды.
• I – ввод насыщенного рассола.
• J – крышка.

Обозначения:

• а – трубка для отвода газа Брауна;
• b – впускной коллектор подачи воды;
• с – герметичный корпус;
• d – блок пластин электродов (анодов и катодов), с установленными между ними изоляторами;
• e – вода;
• f – датчик уровня воды (подключается к блоку управления);
• g – фильтр водоотделения;
• h – подвод питания, подаваемого на электроды;
• i – датчик давления (подает сигнал блоку управления при достижении порогового уровня);
• j – предохранительный клапан;
• k – отвод газа с предохранительного клапана.

Характерная особенность таких устройств – использование блоков электродов, поскольку не требуется сепарирование водорода и кислорода. Это позволяет сделать генераторы довольно компактными.

Блоки электродов для установки, которая производит газ Брауна

Реактор

От площади электродов и их материала зависит количество получаемого объёма газа Брауна. Если в качестве электродов брать медные или железные пластины, то реактор не сможет работать продолжительное время по причине быстрого разрушения пластин.

Идеальным выглядит применение титановых листов. Однако их использование повышает затраты на сборку агрегата в несколько раз. Оптимальным считается применение пластин из высоколегированной нержавеющей стали. Металл этот доступен, его не составит труда приобрести. Также можно использовать отработавший своё бак от стиральной машины. Сложность составит только вырезание пластин нужного размера.

Технические характеристики генераторов водорода серии Н

Модели серии H	H2m	H4m	H6m
Производительность по водороду	2 м3/час 4,31 кг/24 часа	4 м3/час 8,63 кг/24 часа	6 м3/час 12,94 кг/24 часа
Давление водорода на выходе — номинальное	15 барОпционально 30 бар
Потребляемая мощность на единицу объема произведенного водорода	7,3 кВт ч/ м3	7,0 кВт ч/ м3	6,8 кВт ч/ м3
Чистота (концентрация примесей)	99,9995% Вода< 5 ppm, (температура насыщения -65º C), N2 < 2 ppm, O2 < 1 ppm, все остальное ниже предела обнаружения
Диапазон регулировки производительности	От 0 до 100% от номинального значения
Возможность модернизации	Модернизируемый до 6 м3	Модернизируемый до 6 м3	Нет
Требования к деионизированной воде
Расход при максимальной производительности	1,83 л/час	3.66 л/час	5.50 л/час
Температура	от 5 ºС до 50 ºС
Давление	От 1,5 до 4 бар
Качество подводимой воды	Минимальные требования: деионизированная вода ASTM тип II, < 1 мкСм/см Предпочтительно: деионизированная вода ASTM тип I, < 0,1 мкСм/см
Тепловая нагрузка и требования к охлаждению
Охлаждение	Жидкостное охлаждение
Тепловая нагрузка от системы	макс. 8.1 кВт	макс. 16.1 кВт	макс. 23.7 кВт
Охлаждающий агент	от 15 до 45 л/мин	от 15 до 68 л/мин	от 15 до 86 л/мин
	от 0 до 50 % гликоля, не загрязняющийся от 1,4 до 6,9 бар изб. 5 ºС до 35 ºС
Требования к электричеству
Рекомендуемое значение на предохранителе	22 кВА	40 кВА	58 кВА
Электропитание	От 380 до 480 В (переменный ток), трехфазный, 50 или 60 Гц
Соединения
Выход производимого водорода	¼ » CPI прессуемый зажим для труб, нержавеющая сталь
Н2/Н2О вентиляционный порт	1/2» стандартная внутренняя трубная резьба, нержавеющая сталь
Вход для деионизированной воды	1/4» стандартная внутренняя трубная резьба, нержавеющая сталь
Вход для калибровочного газа	1/8» стандартная внутренняя трубная резьба, латунь
Вход охлаждающего агента	1» стандартная внутренняя трубная резьба, латунь
Выход охлаждающего агента	1» стандартная внутренняя трубная резьба, латунь
Слив	3/8» стандартная внутренняя трубная резьба, латунь
Электричество	Подсоединено к встроенному прерывателю цепи
Цифровой выход	Ethernet
Системы управления
Стандартные характеристики	Полностью автоматизированное управление, кнопка запуск/выкл, E-stop. Встроенная система детекции утечки водорода. Самодиагностика ошибок и падения давления в системе.
Удаленный аварийный терминал	Реле тип С (5А, 250 В, 150 Вт макс. выключение)
Удаленное выключение	через предохранительный контур
Внешние характеристики
Размеры Д х Ш х В	180 x 80 x 190 см Примечание: необходимо прибавлять 8 см к высоте для установки подъемных кронштейнов
Вес (генератор / в транспортируемой упаковке )	700 кг / 807 кг	727 / 858 кг	773 кг / 908 кг
Класс	IP43 для жидкостной секции; модернизируемо до IP56 IP66 для блока электроники
Требования к условиям окружающей среды
Стандартное размещение	Внутри помещения, уровень ± 1º, от 0 до 90 % влажности без конденсата, безопасная/не классифицированная окружающая среда
Температура при хранении/перевозке	От 5°C до 60°C
Диапазон температур окружающей среды	От 5°C до 50°C
Диапазон высот — высота над уровнем моря до	2400 м
Вентиляция	Надлежащая вентиляция должна быть обеспечена из безопасной окружающей среды в соответствии с IEC60079-10, Zone 2 NE
Меры безопасности и нормативные регламенты
Вентиляция внутреннего пространства из окружающей среды	NFPA 69 и EN 1127-1, пункт 6.2. Вентилятор нагнетает поток свежего воздуха со скоростью до 28 м3/мин
Шум дБ на расстоянии 1 метр	< 83
Сертификаты	cTUVus (UL и эквивалент CSA), CE (PED, ATEX, LVD, Mach. Dir. EMC), NYFD
Опции
Proton Onsite предлагает широкий диапазон опций для конфигурирования систем, чтобы они наилучшим способом соответствовали Вашим требованиям. Для ознакомления со списком опций, доступных в настоящий момент, и обсуждения наиболее подходящего для ваших задач варианта, свяжитесь с местным представителем.

В Европе заправлять автомобили будут соленой водой

В сознании автолюбителей уже давно сформировалось мнение, что спортивный автомобиль не может быть экологически чистым, однако автопроизводителям удалось развеять этот миф, создав автомобиль, способный разгоняться до 350 км/ч, используя в качестве топлива соленую воду. Его уникальная система привода позволяет машине весом в 2,3 тонны разгоняться с 0 до 100 км/ч всего за 2,8 секунды — так же быстро, как это делает McLaren P1.

После того как Sportlimousine дебютировал на Женевском автосалоне в марте 2014 года, использование автомобилей с двигателем, работающим на соленой воде, было сертифицировано для использования на дорогах Европы.

Sportlimousine, мощность которого составляет 925 л/с, использует силовой агрегат, работающий за счет потоков электролитических жидкостей, взаимодействующих между собой. «Сердце» автомобиля работает по принципу водородных двигателей, однако для хранения энергии используется морская вода. При переходе жидкости через мембрану вырабатывается электрический заряд. Это электричество затем хранится и распространяется суперконденсаторами.

Автомобиль несет воду в двух 200-литровых емкостях, что позволяет ему преодолеть до 600 км. Длина четырехместного автомобиля составляет 5,25 метра, ширина — 2,2 метра, а высота — 1,35 метра. При отделке салона автомобиля создатели использовали натуральную древесину, что придает ему солидный и монолитный вид. Кроме того, машина оснащена развлекательным центром на базе операционной системы Android, сообщает ДеПо со ссылкой на Mail Online.

Лихтенштейнская компания NanoFlowcell AG, создавшая чудо-автомобиль, пока не назвала его цены или даты начала продаж, однако, по мнению экспертов, автомобиль может стоить более $1,7 млн. В настоящее время производитель планирует испытания на дорогах общего пользования в Германии и других странах Европы, так как готовится к началу серийного производства. В компании утверждают, что использованная ими технология по энергоемкости в пять раз превосходит литий-ионные батареи того же веса.

«У нас есть большие планы, и не только в автомобильной промышленности, — говорит председатель правления NanoFlowcell AG профессор Йенс-Петер Еллерман. — Потенциал NanoFlowcell гораздо больше, особенно с точки зрения внутренних поставок энергии. Также наша технология может быть применена в морской, железнодорожной и авиационной технике».

В отличие от традиционных машин, работающих на бензине, «Quant e-Sportlimousine» использует систему проточных электролитных элементов, разработанных компанией «NanoFlowcell». Эти элементы способны выдавать ошеломляющие 920 л.с. В результате, автомобиль на солёной воде может разгоняться до 100 км/ч за 2,8 с и имеет максимальную скорость в 350 км/ч.

Подобная технология альтернативной энергии может сделать бензиновые автомобили устаревшими, поскольку она намного эффективнее и экологичнее традиционного бензина. Система проточных электролитных элементов, разработанная «NanoFlowcell», действует схожим образом с технологией водородных топливных ячеек за исключением того, что в ней используется солёная вода. В этой системе взаимодействуют две электролитические жидкости, содержащие соли металлов. В результате реакции генерируется электричество, которое затем запасается в суперконденсаторах.

Эффективность этой системы достигает 80%, поскольку машина с ней практически не имеет движущихся частей, а генерируемое избыточное тепло несущественно по сравнению с автомобилями, использующими литий-ионные батареи.

ДВС на водородном топливе

В течении многих лет идут поиски возможности приспособить двигатели внутреннего сгорания Для полной или гибридной работы на водородном топливе. В Англии ещё в первой половине 40-ых годов девятнадцатого века запатентовали двигатель, который работает на воздушно-водородной смеси. Концерн «Цеппелин» в начале 20 века в качестве движущей установки собственных знаменитых дирижаблей использовал двигатели внутреннего сгорания, которые работают на водороде.

Формированию водородной энергетики способствовал и мировой энергетический кризис, разразившийся в 70 годах прошлого столетия. Однако с его завершением водородные резервные электростанции быстро были забыты. И это не обращая внимания на множество положительных качеств если сравнивать с традиционным топливом:

• совершенная возгораемость топливной смеси на основе воздуха и водорода, что предоставляет шанс лёгкого пуска мотора при любой температуре воздуха;
• большое тепловыделение при горении газа;
• безусловная безопасность в экологическом плане – отработавшие газы превращаются в воду;
• выше в 4 раза скорость сгорания если сравнивать с бензиновой смесью;
• способность смеси работать без детонации при большой степени сжатия.

Ключевой технической основой, являющейся непреодолимой преградой в применении водорода в качестве топлива машин стала невозможность поместить большое количество газа на транспортном средстве. Размер топливного бачка для водорода будет сравним с параметрами самого автомобиля. Большая взрывоопасность газа должна вычеркивать возможность малейшей утечки. В жидком виде нужна криогенная установка. Данный вариант также мало осуществим на автомобиле.

Почему россияне пока слабо выступали на мировом первенстве

До сих пор российские команды на международном соревновании не поднимались выше 16 место. Андрей Ларькин объясняет это тем, ранее российские команды были полностью инженерными и испытывали проблемы с пилотированием. Другой вариант команд – спортивные – наоборот, хорошо справлялся с конструкцией и пилотированием, но имел проблемы с электрохимией.

Сейчас же в российских команда есть и электрохимики, и спортсмены. В связи с этим Ларькин надеется на более высокий результат российских команд на мировом первенстве.

Почём сегодня объектное хранилище на 2 000 Гб? Предложения десятков поставщиков ― на ИТ-маркетплейсе Market.CNews

• Короткая ссылка
• Распечатать

Опасность водородного топлива

В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.

В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения H2 достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.

Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним. Кроме того, чрезмерное количество H2 приводит к появлению удушья.

Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.

Кроме того, сжиженный H2 имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.

Из рассмотренного выше напрашивается вывод, то водородный двигатель опасен, и использовать его крайне рискованно.

На самом деле, газообразный водород имеет небольшой вес и в случае утечки он рассеивается в воздухе. Это значит, что риск его воспламенения минимален.

В случае с удушьем такая ситуация возможна, но только при нахождении в замкнутом помещении. В ином случае утечка водородного топлива опасности для жизни не несет. В оправдание стоит отметить, что выхлопные газы ДВС (а именно угарный газ) также несут смертельный риск.

Есть ли будущее у автомобилей на водородном топливе

В настоящее время имеется множество препятствий для того, чтобы перевести большую часть автомобилей на водородное топливо:

Высокая цена водорода. Примерная цена 9 долларов на 100 км пробега. Гибридный автомобиль (Toyota Prius) проедет те же сто км за 2,8 долларов, а Tesla Model S – за 3 бакса. А снижение цены на водород до уровня цен на бензин не прогнозируют даже сами производители автомобилей. Поэтому здесь не получится никакой экономии как при покупке транспорта, так и при заправках.

Производство водорода — вредно для экологии. Сейчас водород производится при помощи паровой конверсии метана, либо частичного окисления. После производства чистого водорода в атмосферу оксид углерода (углекислый газ, CO2), против которого борются многие страны при помощи альтернативных источников энергии для автомобилей. Поэтому здесь получается замкнутый круг.

Отсутствие развития водородных заправок. Для открытия средней водородной заправочной станции требуется не очень большие средства. Все станции можно пересчитать по пальцам, поэтому на водородном автомобиле далеко не уедешь. Придётся осуществлять поездки только в тех местах, где имеются эти самые водородные станции.

Высокая цена на водородные автомобили. Цена на Toyota Mirai на данный момент составляет от 58 тыс. долларов, а на самом деле его продают почти по себестоимости. Из-за таких цен многие не спешат с покупкой таких автомобилей.

Отсутствие преимуществ перед электрокарами. Запас хода, цена заправки, безопасность, мощность и разгон – везде выигрывают электрические автомобили по сравнению с водородными машинами. Единственный плюс у водородных авто – это очень быстрая заправка – 3-5 минут, тогда как электромобили заправляются за 30 минут и более. В любом случае можно в электрокарах можно быстро поменять батарею и через пару минут ехать на «полном баке». Да и когда изобретут более быстрый метод заправок электрических автомобилей, то водородные авто отойдут на 2 план.

Для чего тогда автоконцерны производят и разрабатывают автомобили? Во-первых, это вложение, вдруг через несколько лет именно эта технология окажется наиболее перспективной. Во-вторых, между фирмами идёт соперничество. В-третьих, в некоторых штатах законодательство так поменялось, что сделать водородное авто в 5 раз выгоднее, чем электрокар, плюс государство даёт постоянные гранты и вливания на развитие заправок. Если появится большое количество заводов по производству водорода, то цена автомобилей и водорода будет более интересная.

Видео: Автогиганты бьют по ТЕСЛА: ВОДОРОДНЫЕ автомобили будущего!

Водородный автомобиль – это авто будущего, к переходу на которые могут перейти в недалёком будущем. Сейчас самый популярный авто на водороде – это Toyota Mirai, стоимость которого сравнима с ценой электрокаров. Обеспечивается работа автомобилей при помощи специальных топливных ячеек или элементов, число которых достигает несколько сотен.

Если бы цена на газ была меньше, а заправок было бы больше, то авто с водородными двигателями получили бы не меньшую популярность, чем электромобили. Посмотрим, что покажет будущее.

Сделай репост и информация будет всегда под рукой

Массовые авто на водороде: быть или не быть?

Однозначно ответить на этот вопрос пока нельзя. Конечно, попытки создать или получить усовершенствованное экологически чистое и дешевое горючее не будут остановлены. Возможно, разработки будут вестись в совершенно другом направлении и гидроген не станет единственным альтернативным вариантом. Пока же некоторые дилерские центры готовы предложить автомобили на водородном изотопе. Так, уже есть марки Toyota, Honda, Mercedes-Benz, Hyundai, но их стоимость достаточно высока. Проходят испытания Ford, Nissan, Daimler и Volkswagen. Большой энтузиазм по внедрению проявляют азиатские страны, в частности Япония, Китай и Южная Корея. В этих странах наибольшие показатели ВЗС (водородно заправочных станций). Правительства этих стран проводят активную политику по внедрению легковых автомобилей и общественного транспорта на водородных частицах, а также расширяют сети для промышленного производства горючего.

Европейские страны, хотя и не в отстающих, но все же не спешат переводить автопром на водород.  Связано это с минусами, которые были рассмотрены выше. К тому же государствам придется серьезно раскошелиться, чтобы содержать водородные станции. Водородным заправочным станциям непросто заменить разветвленную сеть обычных АЗС и по сегодняшним подсчетам она может обойтись более полутора триллионов долларов США. Еще одним сложным аспектом является получение самого изотопа. Сегодня используют:

• паровую конверсию метана и природного газа;
• электролиз воды и газификацию угля;
• пиролиз и частичное окисление;
• биотехнологии.

В качестве последних серьезно рассматривают возможность получать газ из солнечной энергии, энергии ветра, из биомассы (с помощью бактерий) и отходов (путем их сжигания). Пока все методы имеют свои несовершенства, над которыми ученым и энергетикам еще предстоит поработать.

Подводя итоги, надо сказать, что успех внедрения углеводородного топлива и его использования во многом будет зависеть от сотрудничества стран и государств в этой области. Пока что уровень не очень высок. Не проводятся массовые испытания, не разрабатываются необходимые стандарты и не проводятся информационно-рекламные мероприятия призванные повысить интерес населения к новому горючему. Процесс перехода будет осуществляться постепенно и возможно займет не одно десятилетие. Однако в перспективе водород как вид топлива может быть очень востребован и для этого имеются все предпосылки. 

Водородный двигатель: дальнейшие перспективы

Сегодня над созданием экологичных двигателей трудятся многие компании. Некоторые идут по пути создания двигателей-гибридов, другие делают ставку на электромобили и т.д. Что касается водородных установок, в плане экологии и производительности данный вариант также может в ближайшее время составить конкуренцию ДВС на бензине, газе или дизтопливе.

Водородные двигатели показали себя несколько лучше, чем самые продвинутые электрокары. Например, японская модель Honda Clarity. Единственное, остался такой недостаток, как способы  и возможности заправки. Дело в том, что инфраструктура водородных заправочных станций не особенно развита, причем в мировом масштабе.

Также не особенно большим является и сам выбор водородных  легковых авто. Кроме Honda Clarity можно разве что упомянуть Mazda RX8 Hydrogen, а также BMW Hydrogen 7. Фактически это автомобили-гибриды, которые работают на жидком водороде и бензине. Еще можно добавить в список Mercedes GLC F-Cell. Эта модель имеет возможность подзарядки от бытовой сети электропитания и позволяет пройти до 500 км. на одном заряде.

Дополнительно стоит отметить модель Toyota Mirai. Автомобиль работает только на водороде, одного бака хватает на 600 км. Водородные двигатели еще встречаются на отечественной модели «Нива», а также устанавливаются корейцами на специальную версию внедорожника Hyundai Tucson.

Как видно, с двигателем на водороде активно экспериментируют многие производители, однако такое решение все равно имеет много недостатков. При этом некоторые минусы сильно мешают массовой популяризации.

Прежде всего, это безопасность и сложность транспортировки такого топлива

Важно понимать, что водород  весьма горюч и взрывоопасен даже при относительно невысоких температурах. По этой причине его сложно хранить и перевозить. Получается, необходимо строить особые водородные резервуары для  авто с данным типом двигателя

Как результат, на практике водородных заправок очень мало

Получается, необходимо строить особые водородные резервуары для  авто с данным типом двигателя. Как результат, на практике водородных заправок очень мало.

К этому также можно добавить определенную сложность и высокие расходы на ремонт и обслуживание водородного агрегата, а также необходимость в подготовке и обучении большого количества высококвалифицированного персонала. Если же говорить о самом авто на водороде и его эксплуатационных характеристиках, наличие водородной установки делает машину более тяжелой, закономерно ухудшается управляемость.

Делаем простейший генератор водорода своими руками пошагово

Расскажем, как можно сделать самодельный генератор для получения смеси водорода и кислорода (ННО). Его мощности на отопления дома не хватит, но для газовой горелки для резки металла количество полученного газа будет достаточным.

Рис. 8. Схема газовой горелки

Обозначения:

• а – сопло горелки;
• b – трубки;
• c – водные затворы;
• d – вода;
• е – электроды;
• f – герметичный корпус.

В первую очередь делаем электролизер, для этого нам понадобится герметичная емкость и электроды. В качестве последних используем стальные пластины (их размер выбираем произвольно, в зависимости от желаемой производительности), прикрепленные к диэлектрическому основанию. Соединяем между собой все пластины каждого из электродов.

Когда электроды готовы их надо укрепить в емкости таким образом, чтобы места подключения проводов питания были выше предполагаемого уровня воды. Провода от электродов идут к блоку питания на 12 вольт или автомобильному аккумулятору.

В крышке емкости делаем отверстие под трубку для выхода газа. В качестве водных затворов можно использовать обычные стеклянные банки емкостью 1 литр. Заполняем их на 2/3 водой и подключаем к электролизеру и горелке, как показано на рисунке 8.

Горелку лучше взять готовую, поскольку не каждый материал может выдержать температуру горения газа Брауна. Подключаем ее к выходу последнего водного затвора.

Наполняем электролизер водой, в которую добавлена обычная кухонная соль.

Подаем напряжение на электроды и проверяем работу устройства.

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.

Немного истории

В 70-х годах прошлого века наблюдался период достаточно острого дефицита горючего, изготовленного на основе нефтепродуктов. Именно тогда инженеры начали проявлять повышенный интерес к такому ресурсу как водород.

Если говорить о самих разработчиках, то первым, кто презентовал автомобильный водородный мотор, оказалась компания Toyota. Их проект появился на выставке только в 1997 году и носил название FCHV. Это был прототип кроссовера, но по тем или иным причинам серийный выпуск так и не начался.

Хотя старт оказался неудачным, автокомпании не остановились, а продолжили исследования и поиски выхода из ситуации. В этом компоненте преуспели японские и корейские производители в лице Honda, Toyota и Hyundai. Также определённые шаги в сторону водородных моторов делают представители General Motors, Nissan, BMW, Volkswagen и Ford.

Пусть к автомобилям это не имеет прямого отношения, но 2016 год стал знаковым, поскольку появился поезд, работающий на водороде. Создали его в компании Alstom. Немцы планируют в ближайшие несколько лет убрать около 4 тысяч своих дизельных локомотивов, и заменить их на водородные составы Coranda iLint. Помимо Германии, эти поезда хочет закупить Дания, Норвегия и ряд других государств.