Устройство водородного двигателя: Как работает водородный двигатель — Мир Антенн

Содержание

Как работает водородный двигатель

Уже который год подряд со всех экранов нам рассказывают о том, что запасы нефти подходят к концу. И скоро придётся массово переходить на новые источники энергии, которые смогут полноценно заменить так называемое чёрное золото.

Пока никакого острого дефицита нефти мир не испытывает. Но всё же работа над поисками альтернативного топлива ведётся очень активно. Одним из них стал водород. Водородные автомобильные двигатели уже сегодня существуют, причём их не так мало, как может показаться. Этот вид топлива характеризуется незначительной токсичностью и при этом способен похвастаться превосходным коэффициентом полезного действия.

Главное достоинство водорода в том, что это практически неограниченный ресурс, в отличие от той же нефти. Но чтобы понимать возможности, суть и перспективы водородных моторов, нужно изучить их более детально.

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.

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.

Устройство

На практике схема устройства водородного двигателя напрямую зависит от того, к какому типу он относится.

Существует несколько вариантов моторов, где в качестве топлива применяется водород. При этом делятся они на 3 группы:

ТС, конструкция которых предусматривает наличие сразу 2 энергоносителей. Такие автомобили экономичные, могут использовать в работе водород или топливную смесь. Их КПД находится на уровне 90-95%. Если брать тот же дизельный двигатель, его КПД составляет 50%, а бензиновые моторы не могут похвастаться КПД более 35-40%. Подобные машины соответствуют экологическим требованиям Евро 4;
Машины с электромоторами, которые питают специальные водородные элементы. В настоящее время существуют двигатели, у которых КПД составляет от 75%;
Обычные ТС, где для работы используется смесь или же непосредственно сам чистый водород. Их КПД поднялся ещё на 20%.

Ранее уже был отмечен тот факт, что устройство, то есть конструкция двигателя, питающегося водородом, практически не имеет существенных отличий в сравнении с классическими ДВС на бензине или дизеле. Исключением являются только некоторые элементы и дополнительное оборудование.

Главной отличительной особенностью в плане конструкции и устройства считается способ, который используется для подачи топлива в камеру, а также дальнейшее воспламенение. Если же говорить о преобразовании энергии, которая приводит в движение кривошипно-шатунный механизм, то здесь всё аналогично с традиционными моторами.

Принцип работы

Куда интереснее разобраться в том, как же работают водородные двигатели. Это во многом определит основные особенности подобных силовых установок, а также позволит ответить на некоторые интересующие автолюбителей вопросы.

Чтобы ознакомиться с принципом работы водородного двигателя, следует рассмотреть отдельно два типа установок. Это практически классические ДВС и моторы, имеющие водородные элементы. У каждого из них есть свои отличия и особенности работы.

Теперь рассмотрим два типа двигателей отдельно и изучим принцип их работы.

Системы внутреннего сгорания

Это неплохой и перспективный аналог классическому ДВС, где в качестве рабочей жидкости, то есть топлива, используется водород.

В случае с обычным мотором с системой внутреннего сгорания топливовоздушная смесь сгорает медленнее, нежели в случае с водородом. Топливо оказывается в камере до того, как поршень достигает ВМТ.

Если говорить о водородных аналогах, то тут большую роль играет способность мгновенного воспламенения вещества. Это позволило сместить время, когда происходит впрыск. Делается это в момент движения поршня в обратном направлении. А чтобы мотор мог нормально работать, не требуется большое давление. Тут достаточно не более 4 атмосфер.

При оптимальных условиях водородные ДВС могут работать совместно с системой питания закрытого типа. Это означает, что при формировании топливной смеси не используется кислород, то есть воздух, забираемый из атмосферы. Когда такт сжатия завершается, внутри цилиндра остаётся пар. Он перенаправляется в радиатор, происходит процесс конденсации и появляется вода. Такую систему можно реализовать, если на авто присутствует устройство под названием электролизер. Это девайс, позволяющий отделить водород от воды, чтобы затем создать реакцию с кислородом.

Но на практике реализовать подобные системы не удалось. Это обусловлено тем, что для обеспечения эффективной работы ДВС и уменьшения трения в нём применяют моторное смазочное масло. Масло испаряется и становится составным компонентом выхлопа. В результате в настоящее время кислород крайне необходим в процессе работы водородных силовых установок.

Водородные элементы

Ещё один водородный двигатель, который может применяться для автомобиля, предусматривает использование водородных элементов.

Здесь принцип действия основывается на химических реакциях. На кожухе мотора предусмотрено наличие специально мембраны, способной проводить лишь протоны, а также электродной камеры. Внутри последней располагается анод с катодом.

В секцию с анодом поступает водород, а в катодной камере обеспечивается подача кислорода. При этом на электродах имеется напыление, которое выполняет роль ускорителя реакции или катализатора. Чаще всего в качестве катализаторного напыления используют платину.

Воздействие каталитического компонента способствует тому, что водород теряет свои электроны. Затем протоны проходят через специальную мембрану и поступают на катод. Под действием катализатора образуется самая обычная вода. Электроны, выходящие из анодной камеры, поступают в электросеть, которая при этом подключается к двигателю. Такая схема и создаёт питание для мотора, и обеспечивает его возможность приводить в движение автомобиль.

Топливные водородные элементы отличаются своей способностью создавать электроэнергию для питания электромоторов. Это позволяет заменить классические ДВС и использовать элементы как источник питания бортовой сети на авто.

К применению топливных элементов пришли достаточно давно. Впервые их использовали аж в 1959 году американские инженеры.

На практике эти элементы получили широкое распространение. Можно выделить несколько основных сфер их использования:

Автотранспорт. У водородных топливных элементов гораздо более высокий КПД, нежели у стандартного ДВС. При первом испытания коэффициент составил 57%. В настоящее время элементы активно применяются и тестируются в компаниях Honda, Nissan, Volkswagen, Ford и пр.;
Железнодорожный транспорт. Около 60% от всех ТС на железной дороге занимают тепловозы. Водородные составы активно внедряются в Японии, США, Германии и иных развитых странах;
Морской транспорт. Наиболее распространение водородные элементы получили в составе подводных судов. Сейчас самыми активными разработчиками являются немцы и испанцы;
Авиация. Первые летальные машины, где использовались водородные двигатели, разработали и создали ещё 40 лет назад. В настоящее время водородные элементы внедряют в беспилотники.

Водород как основа работы соответствующих двигателей также применяется в создании велосипедов, мопедов, вилочных погрузчиков, машин для гольфа, тракторов и целого ряда другой техники.

Проблемы эксплуатации ДВС

В настоящий момент водородный двигатель не может в полной мере заменить традиционные моторы для автомобиля. Понимая принцип его работы, нельзя забывать о факторе опасности вещества.

Автопроизводители не смогут поголовно оснащать свои машины мотором, работающим на водороде, пока не устранят ряд препятствий. Главным из них считается сложность получения самого газа. Плюс комплектующие стоят дорого, что в настоящий момент делает производство слишком затратным.

Также есть проблемы с обеспечением надлежащего хранения вещества. Ведь чтобы поддерживать газ в нужном состоянии, требуется постоянно поддерживать температуру на уровне около -253 градусов.

Самым простым способом, который используют для получения газа, является электролиз обычной воды. Для промышленных масштабов нужны огромные энергозатраты на электролиз. С целью повышения рентабельности речь заходит об использовании ядерной энергетики. Но риски слишком высокие, потому инженеры и учёные думают над тем, как отыскать достойную альтернативу.

Чтобы перевозить и хранить полученный газ, применяются очень дорогие материалы и специальные механизмы, обладающие повышенным качеством и соответствующей стоимостью.

В процессе эксплуатации есть и другие сложности и препятствия, среди которых стоит выделить следующие:

Опасность взрыва. Если газ начнёт выходить из хранилища или просто из бака авто в условиях закрытого помещения, даже наличие небольшого источника энергии, такого как включённая лампочка в гараже, спровоцирует взрыв. А в случае нагретого воздуха ситуация становится ещё более опасной. Вещество обладает повышенной проницаемостью, что может спровоцировать попадание газа в коллектор выхлопной системы. В этой связи предпочтительнее для водорода использовать роторные двигатели;
Хранение. Оно предусматривает применение больших ёмкостей со специальными системами, защищающими от улетучивания. Также требуется защита от механических повреждений. В случае с грузовиками и большими автобусами это не проблема. А вот применительно к легковым авто появляются сложности, поскольку под бак отводится большое количество кубометров;
Негативное влияние и разрушение цилиндропоршневой группы. Это становится возможным, когда водород имеет высокую температуру и сталкивается с большими нагрузками. Страдает ЦПГ и смазка. Чтобы исключить эти проблемы, требуется специальный сплав и особые смазывающие компоненты, которые увеличивают стоимость изготовления водородных моторов. Отсюда и высокая цена самих автомобилей.

Проблем объективно много. Насколько они решаемые, говорить сложно. Хотя разработчики уверены, что изменить ситуацию в лучшую сторону возможно. И уже делаются большие шаги, подтверждающие подобные заявления.

Преимущества и недостатки

Для лучшего понимания того, как обстоят дела с водородными моторами сейчас, и насколько перспективными являются двигатели на водородном топливе, следует рассмотреть их сильные и слабые стороны.

Начнём с преимуществ. К ним можно отнести следующие факторы:

Доступность топлива. Поскольку газ получают из воды, причём абсолютно из любой, этот ресурс можно считать практически безграничным. Если удастся усовершенствовать электролиз или разработать другую эффективную технологию извлечения Н2 из Н2О, в качестве источника вещества можно будет применять даже сточные воды;
Экологическая безопасность. Внедрение таких моторов позволит полностью решить проблему загрязнения машинами окружающей среды. Масштабный переход на водород снизит опасный парниковый эффект. Звучит громко, но это топливо способно спасти нашу планету. Такой выхлоп совершенно безопасен для человека. По сути на выходе из выхлопной трубы получается дистиллированная, очищенная вода. Сотрудники компании Toyota доказали, что эту воду можно пить безо всяких опасений;
Опыт. Поскольку разработка водородных моторов ведётся не один десяток лет, целый ряд проблем и ограничений уже удалось преодолеть. Инженеры и учёные не стоят на месте, у технологии есть хорошие перспективы;
Универсальность. Водород может применяться не только в ДВС, но и на электромобилях, питая за счёт топливных элементов электромоторы;
Двигатели с таким типом топливо создаёт минимальный шум в процессе своей работы;
Двигатели становятся более приёмистыми, мощными и производительными, повышается КПД в сравнении с классическими ДВС;
Сам водород расходуется в незначительном количестве в процессе эксплуатации авто;
Автомобили на таком виде горючего характеризуются большим запасом хода, то есть могут проехать большую дистанцию без дозаправки;
Обслуживание ДВС на водороде не сложнее, чем работа с дизельными или бензиновыми двигателями;
Высокий потенциал. Тоже большой плюс, который в полной мере проявится, когда удастся исключить хотя бы несколько текущих недостатков технологии.

И тут мы плавно переходим к минусам.

Недостатки у водородных моторов действительно есть. Причём они достаточно существенные и весомые. Эти минусы не позволяют говорить о скором массовом внедрении водорода как замены бензину или дизельному горючему.

Газ сложно извлекать из воды. Хотя водород чуть ли не самый распространённый газ на нашей планете, встретить его в чистом виде проблематично. Он мало весит, из-за чего поднимается и остаётся в самых верхних слоях нашей атмосферы. Газ на атомном уровне вступает в реакцию с другими компонентами, из-за чего мы получаем такие вещества как вода, метан и пр. Пока извлечение водорода из воды является крайне нерентабельным, что стало главным препятствием по внедрению водородных моторов. Цена за 1 литр газа в сжиженном состоянии может составлять от 3-4 до 10-12 долларов.
Дефицит АЗС. Также большой проблемой считается минимальное количество автозаправочных станций, которые предлагают своим клиентам водород. Само оборудование для заправки очень дорогое. Плюс самих машин очень мало.
Высокая стоимость модернизации ДВС. В теории водород можно заправлять в обычные ДВС. Но чтобы применять новый вид горючего, в двигатель требуется внести некоторые изменения. Если всё оставить без изменений, произойдёт падение мощности на 30-40%, и параллельно уменьшится моторесурс. Также водород характеризуется выделением тепла с повышенной температурой, которая быстро начинает разрушать традиционные для нынешних ДВС поршни и клапана. Фактически двигателю приходилось бы работать в режиме постоянных чрезмерных нагрузок. То есть без серьёзной модернизации классический ДВС использовать для работы на водороде нельзя.
Большие цены на материалы. Именно высокая стоимость основных материалов, необходимых для водородных моторов, является ключевым препятствием в вопросе их развития. Платина, выступающая как катализатор, невероятно дорогая, и для обычного автомобилиста недоступная. Потому стоит лишь надеяться на поиски более дешёвых альтернативных материалов.
Взрывоопасность и возможность возникновения пожара. Весомый аргумент, который говорит не в пользу этого типа топлива для двигателей.
Повышение веса автомобиля. Мощные аккумуляторы, преобразователи, более прочные и массивные материалы для двигателя приводят к суммарному заметному увеличению веса ТС.
Проблема хранения. Такое топливо можно хранить при высоком давлении, либо в сжиженном состоянии. У каждого их них есть свои подводные камни и объективные сложности с реализацией хранилища.

Также учёные до конца не понимают, насколько губительным может оказаться водород при его резком увеличении в плане количества для и без того находящегося в плачевном состоянии озонового слоя. Относить это к недостаткам сложно, но и преимуществом точно не назовёшь.

Перспективы

Использование такого газа как водород потенциально может открыть невероятные большие перспективы. Причём здесь речь идёт не только про автомобильный двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, но и про целый ряд других сфер применения. В их числе авиация, железнодорожный транспорт, морские суда и пр. Помимо применения в ДВС, водород также может использоваться для питания и работы вспомогательной техники, механизмов и разного оборудования.

Уже сейчас ведущие автопроизводители уделяют большое внимание возможности внедрить в массовое производство водородные ДВС. Среди них такие гиганты как Volkswagen, General Motors, Toyota, BMW и пр.

В настоящее время существуют автомобили, под капотом которых находятся водородные силовые установки. При этом они отлично функционируют, мало чем уступают традиционным ДВС на бензине и дизтопливе, а также обладают некоторыми существенными преимуществами.

Чтобы говорить о серьёзных перспективах и массовом внедрении водорода, требуется решить хотя бы несколько главных недостатков. Эксперты уверены, что при наличии способа уменьшить стоимость газа, а также при постройке большего количества АЗС и обучении кадров для обслуживания водородных моторов, множество таких машин обязательно станут нормой на дорогах.

Технологии-конкуренты

Автопроизводители пока не могут или не хотят в полной мере сконцентрироваться на водородных технологиях, поскольку у неё есть ряд серьёзных конкурентов.

Можно выделить следующие виды моторов, которые не дают водородным ДВС и топливным элементам на водороде развиваться, совершенствоваться и массово выходить на рынок.

Гибридные установки. Это автомобили, способные использовать одновременно несколько источников энергии. Зачастую в машину внедряют обычный ДВС и электромотор. Также бывают варианты, когда обычный двигатель на бензине работает вместе с узлом, питающимся сжатым воздухом.
Электрокары. Сейчас активно развиваются и распространяются полностью электрические авто. Это машины, которые двигаются за счёт работы одного или нескольких электромоторов. Они питаются от специальных аккумуляторов или топливных элементов. ДВС здесь не используют.
Жидкий азот. Вещество помещается в специальные ёмкости. Сам процесс работы выглядит так. Топливо нагревается за счёт работы специального механизма. Это приводит к испарению и образованию газа высокого давления. Этот газ идёт в двигатель, где воздействует на поршни или роторы, передавая свою энергию. Пока такие авто не получили широкого распространения.
Сжатый воздух. Здесь основой всей силовой установки выступает пневмодвигатель. Пневматический привод заставляет машину двигаться. Топливовоздушная смесь заменена на сжатый воздух. Эта система является частью современных гибридных автомобилей.

У водорода достаточно много конкурентов. И в настоящий момент самым главным соперником справедливо считается электродвигатель.

Насколько сильно ситуация изменится в ближайшие несколько лет, говорить сложно. О каких-то резких изменениях и открытиях говорить вряд ли стоит. Но есть вероятность того, что через 10-20 лет водород станет куда более эффективным и доступным. Тем самым начнут появляться серийные водородные автомобили в большом количестве. Примерно так сейчас обстоят дела с электрокарами.

Современные водородные автомобили

Поскольку водород стал достаточно перспективным и привлекательным вариантом топлива для автомобилей, многие автокомпании серьёзно заинтересовались в создании водородных машин.

Нельзя сказать, что их огромное количество. Но несколько ярких представителей выделить можно. К ним относятся:

Fuel Cell Cedan или просто FCV. Это автомобиль от компании Toyota. Они специально поместили ёмкость для водорода под пол, чтобы сэкономить пространство в салоне и багажнике. Легковой автомобиль предназначен для городской эксплуатации. Купить его можно за 68 тысяч долларов;
Разработка компании BMW. Фактически это BMW 7 серии, куда поместили особый двигатель, способный переключаться с одного вида топлива на другой;
Авторами этого проекта выступают инженеры компании Honda. Машина способна проехать на водороде около 600 километров. Заправка занимает 3-6 минут;
Машина от компании Toyota. Причём это серийный автомобиль, которые начали продавать в Японии ещё с 2014 года, а в США машина появилась в 2015 году. Заправляется полный бак водородом в течение 5 минут, а запас хода составляет 500 километров;
H-Tron. Это концепт в исполнении компании Audi, который немцы продемонстрировали в рамках автосалона в городе Детройт. Производитель уверяет, что модель рабочая, может проехать на полном баке 600 километров, а до 100 километров в час разгоняется за 7 секунд.

У таких компаний как Hyundai, Lexus, BMW, Mercedes и Ford есть определённые прототипы, задумки и пресс-релизы, связанные с выпуском их собственных водородных автомобилей. Но тут речь идёт только о перспективах. Те же концерны Lexus и BMW (в сотрудничестве с Toyota) обещают презентовать свои машины в 2020 году. Насколько эти заявления соответствуют действительности, и сможем ли мы увидеть рабочие прототипы или предвестников серийных моделей, говорить сложно.

Водородная технология достаточно спорная и неоднозначная. Имеется ряд преимуществ, перспектив и предпосылок, но в настоящее время реализовать полный потенциал невозможно. Отсутствуют возможности и методы дешёвого извлечения водорода из воды. А это во многом останавливает движение на пути к дальнейшему развитию.

У водородных моторов есть будущее. Но чтобы оно было светлым и перспективным, предстоит проделать огромную работу. Получится или нет, вопрос сложный и практически не имеет однозначного ответа.

водородно-электрические секреты. 1 кг топлива на 100 км

Стало популярно применять гибриды с использованием электропривода от аккумуляторных батарей и двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Но можно ли создать гибрид без использования ДВС? Можно, если электрическую энергию расходовать не только из аккумуляторных батарей, а и получать напрямую из топлива, например, водорода. Для этого используются топливные элементы. И таких автомобилей разрабатывается все больше.

1 кг топлива необходим на 100 километров, так что полный бак позволит проехать 500 километров. Заправка водородом занимает около трех минут, как и в случае с авто с двигателем внутреннего сгорания. После отключения топливного элемента он позволит проехать 50 километров на полном заряде

Концепт A7 h-tron — это два электродвигателя, размещенные на передней и задней осях; между ними нет механической связи, и они управляют обеими осями независимо друг от друга — приводятся в действие все четыре колеса — привод Audi Quattro. Суммарная мощность автомобиля составляет 228 л.с. с максимальным крутящим моментом 540 Нм.

Топливный элемент в A7 устанавливается вместо обычного двигателя и содержит более 300 отдельных элементов, образующих батарею. Сама ячейка состоит из полимерной мембраны, и на обеих сторонах этой мембраны находится катализатор на основе платины.

Гибридный Audi A7 Sportback h-tron Quattro способен проехать 500 километров на баке горючего, при этом в качестве выхлопа выступает вода. Авто использует электропривод с водородным топливным элементом в качестве источника энергии в сочетании с гибридной батареей и дополнительным электродвигателем на задней оси. Разгон до 100 км/ч – 7,9 секунд, максимальная скорость — 180 км/ч. Полная зарядка литиевых батарей при отключении водородных топливных элементов позволит проехать еще полсотни километров.

У водородных топливных элементов очень высокий КПД — 60%. У лучших двигателей внутреннего сгорания этот коэффициент составляет 35-40%.

Наиболее экологически чистый способ получения водорода состоит в электролизе воды. В результате электрохимических реакций получается водород и кислород. Проблема этого способа состоит в энергоемкости. Необходимо большое количество электроэнергии. И здесь будущее за использованием ВИЭ. По мере удешевления производства, например, электроэнергии солнечных элементов электролиз воды для получения водорода вполне может конкурировать с химическими способами получения водорода из газа.

Хотя водород горюч и должен содержаться под высоким давлением инженерами уже решены эти проблемы. Зато загрузка водорода под давлением в автомобильный топливный элемент занимает считанные минуты в отличие от зарядки нынешних аккумуляторов.

Преимущества водородных топливных элементов настолько очевидны, что автомобильный транспорт уже в ближайшие годы начнет переход на них.

Современный водородный автомобиль представляет разновидность электромобиля, так как движение осуществляет электрический двигатель. В водородном топливном элементе производится электроэнергия, которая направляется в буферный аккумулятор, а затем после преобразования инвертором в переменный ток и повышения напряжения подается на зажимы электродвигателя. При этом буферный аккумулятор по сравнению с электромобилем значительно меньшей емкости и габаритов, так как он не является главным источником энергии.

Два электродвигателя, каждый из которых имеет мощность 85 кВт или даже кратковременно до 114 кВт, если напряжение временно повышается. Пиковый крутящий момент электродвигателя составляет 270 Н·м. Корпуса электродвигателей включают планетарные зубчатые передачи с передаточным отношение 7,6: 1

Что касается емкости заряда аккумулятора, Audi A7 Sportback h-tron quattro проезжает до 50 километров (31,1 мили). Аккумулятор в задней части гибридного модуля может быть свинцово-кислотным. В зависимости от напряжения и тока, полная перезарядка занимает от двух часов (промышленная розетка / 360 вольт) до четырех часов (внутренняя розетка на 230 вольт).

Аккумулятор работает на уровне напряжения, отличном от уровня топливного элемента. По этой причине устанавливается преобразователь постоянного тока (DC / AC) между двумя компонентами. Этот трехпортовый конвертер находится за стеком. Во многих рабочих состояниях он выравнивает напряжение, позволяя электродвигателям работать с максимальной эффективностью 95 процентов.

Силовая электроника в передней и задней части автомобиля преобразует постоянный ток от топливного элемента и батареи в переменный ток для электродвигателей для привода переднего и заднего мостов отдельно.

Суть процесса работы топливного элемента

Водород из резервуара подается на анод (положительно заряженный электрод), затем он разбивается на электроны и протоны. Разделенные электроны подают электроэнергию, отдельная ячейка обеспечивает напряжение в пределах 0,6-0,8 вольт. Между тем, протоны устремляются к катоду, реагируя с воздухом (кислородом) с образованием водяного пара.

Турбокомпрессор — нагнетает воздух в топливный элемент, а вентилятор выталкивает неиспользованный водород обратно на анод. Топливный элемент работает в диапазоне напряжений от 230 до 360 вольт. Турбокомпрессор, вентилятор и насос охлаждающей жидкости используют электричество от топливного элемента.

Элемент позволяет провести высокоэнергетическую реакцию h3 + O2 → h3O в спокойном режиме, без взрыва, который сопровождает ту же реакцию в водородном двигателе внутреннего сгорания. Результатом реакции является вода и энергия. Сам топливный элемент Audi содержит более 300 отдельных ячеек, ядро каждой из которых представляет собой полимерную мембрану. Катализатор по обе стороны мембраны создан на основе платины. Напряжение составляет от 230 до 360 вольт. Получаемая энергия запасается в литиево-ионном аккумуляторе.

Топливный элемент на водороде напоминает традиционный гальванический элемент, но с существенной разницей. Вещество для реакции не хранится в элементе, а постоянно поставляется извне. Просачиваясь через пористый анод, водород теряет электроны, которые уходят в электрическую цепь, а сквозь мембрану проходят катионы водорода. Далее на катоде кислород ловит протон и внешний электрон, в результате чего образуется вода. Она же и выходит наружу в виде выхлопа.

Перспективы водородных энергетических систем

В Токио в конце сентября текущего года прошла встреча министров энергетики и руководителей энергетических структур из более чем 30 стран.

На ней обсуждались перспективы водородных энергетических систем в мире на предстоящее десятилетие. Как сообщает агентство Kyodo News, в постановлении совещания названа цель добиться, чтобы через 10 лет в мире было «10 миллионов транспортных средств с водородными системами» и «10 тысяч станций заправки водородом». В январе 2017 года по инициативе японских компаний Toyota Motor Corp. и Air Liquide был создан Hydrogen Council — Международный совет по водородным технологиям. В него вошли 27 концернов, фирм и компаний, в том числе, кроме японских, Audi, BMW, Daimler, Shell, Total и др. Переход на водород позволит значительно сократить выбросы СО2 в таких отраслях, как транспорт, химическая промышленность и металлургия.

Однако, такие революционные переходы влекут за собой коммерческие, финансовые и социальные изменения. Чаще всего сложные и местами весьма болезненные. Последние, во многом связаны с быстротой перемен и недостаточным временем на подготовку к ним.

Завтрашний день наступает сегодня

NEXO — это второе поколение кроссовера на топливных элементах от Hyundai Motor, который компания позиционирует, как наиболее передовое транспортное средство с нулевым уровнем выбросов. Благодаря новой системе топливных элементов, Hyundai Motor сумела всесторонне развить технологии предыдущей модели. Общая эффективность и экономия топлива делают кроссовер NEXO безапелляционным лидером своего сегмента.

NEXO — это один из лучших автомобилей с отсутствием вредных выбросов, который применим для повседневной эксплуатации. Электрический двигатель автомобиля имеет максимальную выходную мощность 120 кВт (163 л.с.) и крутящий момент в 395 Нм. NEXO разгоняется от 0 до 100 км/ч за 9,2 секунды и достигает максимальной скорости в 179 км/ч.

Экологически чистый силовой агрегат на топливных элементах имеет повышенную скорость утилизации водорода и производных компонентов. Это приводит к превосходным показателям эффективности трансмиссии, которая позволяет кроссоверу NEXO иметь запас хода около 800 км согласно циклу NEDC — что лучше, чем у любого другого автомобиля на топливных элементах и многих электрокаров. Данный запас хода сравним с диапазоном двигателя внутреннего сгорания и позволяет водителям путешествовать на большие расстояния.

Двигатель Hyundai NEXO © hyundainews.com.

Новая платформа транспортного средства позволила объединить три идентичных резервуара с объемом 52,2 литра водорода на каждый, однако несмотря на более высокую емкость хранилищ для топлива, NEXO требуется всего пять минут для полной дозаправки. Важной особенностью новой трансмиссии автомобиля, является возможность ее работы в условиях экстремальных температур окружающей среды.

Наряду с энергетическим преимуществом топливные водородные элементы обладают и экологическими. Разработчики водородного кроссовера Hyundai Nexo уверяют, что их авто не только не выбрасывает в атмосферу вредные вещества, но и очищает за час несколько десятков килограммов воздуха, которых может хватить более чем на 40 человек. Сообщается, что 10 тыс. подобных водородных кроссоверов на улицах мегаполисов могут заменить около 600 тыс. деревьев.

К тому же водород является одним из наиболее распространенных элементов в природе, в отличие от основных элементов батарей для электрокаров — лития и кобальта, за которые компании уже ведут настоящие войны.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Особенности топливных систем двигателей, работающих на водороде

Библиографическое описание:

Жарков, В. В. Особенности топливных систем двигателей, работающих на водороде / В. В. Жарков, С. К. Назаров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2012. — № 11 (46). — С. 40-42. — URL: https://moluch.ru/archive/46/5616/ (дата обращения: 20.01.2021).

Как моторное топливо водород обладает рядом специфических свойств, которые необходимо учитывать при разработке топливных систем двигателей и организаций их рабочих процессов.

Водород (Н₂) является одним из наиболее перспективных видов топлив как для использования в современных типах ДВС (при некоторой их модификации), так и для энергетики будущего. Это топливо эффективно удовлетворяет комплексу требований обеспечения безотходной технологии.

При высокой массовой теплоте сгорания (120,1Мдж/кг) объемная теплота сгорания газообразного водорода составляет всего 10,8МДж/м³, а сжиженного 8,4МДж/л. Это затрудняет хранение водорода, особенно на установках наземного транспорта.

В табл. 1 приведены массоразмерные показатели хранения некоторых топлив на экспериментальных транспортных установках. Запас теплоты сгорания сжатого водорода, отнесенной к единице, объема топливного бака, составляет не более 4,4% теплоты сгорания бензина и не более 6,7% теплоты сгорания бензина, приходящейся на единицу массы бака и топлива. В сжиженом состоянии водорода эти показатели повышаются соответственно до 28,2 и 104,4%. Вследствие этого возникает ряд проблем при компоновке транспортного средства. Для сжижения водорода потребуется дополнительные затраты энергии (до 17кВт ∙ ч/кг), хранение его возможно в компактных теплоизолированных сосудах. Разработанные баки состоят из внутреннего сосуда, выполняемого из коррозионно-стойкой стали или алюминиево-магниевых сплавов, наружной дюралевой оболочки, теплоизолирующего слоя из металлизированной с двух сторон пленки из стеклоткани, полости, вакуумированной до давления (1,5-3) ∙ 10^-2Па, в которой подвешивается на теплоизолирующем устройстве внутренний сосуд [1].

Водородные криогенные баки должны снабжаться предохранительными клапанами, устройствами для зарядки водородом и промывки их от скапливающихся примесей, наиболее опасным из которых является воздух. Для контроля за давлением и запасом водорода баки снабжаются датчиками, а для регулирования интенсивности расхода-подогревательными и надувочными устройствами, для работы которых используется электроэнергия или теплота отработавших газов. Не исключено использование для этого теплоты рабочих тел систем охлаждения и смазочной, а также окружающей среды.

Таблица 1

Массоразмерные показатели некоторых способов хранения топлив
на транспортных установках

Вид топлива, способ хранения	Обычные				Массовые
Вид топлива, способ хранения	Объем топлива, м³	Объем бака, м³	Удельное количество теплоты, ГДж/м³	Количество теплоты, % от количества теплоты сгорания бензина	Масса топлива, кг	Масса бака, кг	Общая масса, кг	Количество топлива на 1кг общей массы	Количество теплоты МДж на 1кг общей массы	Количество теплоты % от количества теплоты сгорания бензина
Бензин, жидкость	0,07	0,08	29,4	100	53,5	13,06	66,56	0,804	35,3	100
Водород, газ1 Р=14МПа Р=41МПа	1	1,53	1,05	3,6	13,4	1361	1374,4	0,010	1,17	3,3
	—	1,87	1,28	4,4	20,0	1001	1021	0,020	2,35	6,4
	—	—	—	—	1,36	136	137,36	0,010	1,18	3,4
Сжиженный водород	0,19	0,28	5,74	19,5	13,4	181	194,4	0,069	8,27	23,4
	0,28	0,29	8,27	28,2	20,0	140	160,0	0,125	15	42,5
	—	—	—	—	14,0	32,0	46,0	0,305	36,9	104,4
	0,23	0,347	5,58	19,0	16,3	120	136,3	0,117	14,4	40,7

Используются способы хранения водорода в соединениях с металлами, в частности в интерметаллических порошкообразных соединениях, адсорбирующих водород в больших количествах (до 900 объемов сорбента или до 9 % его массы). В этом случае гидридный бак заряжается в холодном или нагретом (до температуры 250⁰С) состоянии прокачкой через него водорода. При нагревании бака водород выделяется и направляется в двигатель. Наибольший эффект можно ожидать от применения в качестве сорбента соединений из железа и титана FeTi₂ и TiFe, лантана и никеля LaNi₅, магния и меди MgCu₂ и Mg₂Cu, магния и никеля MgNi_.Удельные массоразмерные показатели для указанных в табл.1 способов хранения водорода соизмеримы с аналогичными показателями при хранении водорода в сжиженном состоянии; однако при массовом внедрении этих способов потребуется большое количество цветных дефицитных металлов, термостатирование для охлаждения при зарядке гидритных баков, подогрев при их разрядке. Кроме того, при использовании нагретого водорода снижаются мощность и экономичность двигателя. Поэтому эти способы малоперспективны.

Схемы питания двигателя водородом из гидридных баков не менее сложны (рис.1), чем схема с криогенными баками.

Способ получения водорода на транспортной установке в химических генераторах, например вытеснением его из воды магнием и его сплавами, следует признать еще менее перспективными ввиду высокой стоимости дистиллированной воды, металлов и их сплавов, необходимости отвода большого количества теплоты при разложении воды и сбора оксидов металлов (из экологических соображений), трудно организуемого вследствие большого числа энергоустановок с малыми выходами отходов.

Наиболее распространенный современный промышленный способ получения Н₂ основан на чистом окислении метана и его конверсии с водяным паром [3]:

2СН₄ + О₂ → 2СО + 4Н₂;

СО + Н₂О → Н₂ + СО₂;

СН₄ + Н₂О → СО + 3Н₂.

Метан является ценным химическим сырьем, поэтому рассматривается перспективные способы получения Н₂ из воды. К таким способам относится термодиссоциация воды, протекающая при температурах 4000 – 5000К, и разработанный в Институте атомной энергии им. В.И.Курчатова двуступенчатый цикл с использованием теплоты атомного реактора:

2FеО₄ → 6FеО + О₂;

3FеО + Н₂О → FеО₄ + Н₂.

Подсчитано, что термоядерный реактор тепловой мощности 10млн.кВ_Т при работе по такому циклу позволит получить 1млн.т Н₂в год.

Получение водорода разложением воды в многоступенчатых термохимических циклах на транспортных энергоустановках практически невозможно из-за высоких и различных на разных ступенях температур (до 450-900⁰С) и использования большого количества цветных металлов.

Достаточно производительными и компактными могут быть методы получения водорода и окиси углерода из углеводородов и спирта. Однако эти методы при неизбежных дополнительных потерях имеют преимущество перед непосредственным сжиганием топлива в двигателях только с точки зрения меньшей токсичности продуктов сгорания смесей Н₂ и СО.

При внешнем смесеобразовании используется водород как в чистом виде, так и в смеси с другими газообразными и жидкими топливами. В последнем случае водород добавляется в небольших количествах для улучшения сгорания основного топлива и уменьшения токсичности обработавших газов. При добавлении водорода к бензину массовая доля водорода ψ = (5,2 – 9,717α + 7,922α² – 0,709α³) / 100 [1],

Коэффициент избытка воздуха α, обеспечивающий максимальное значение η_i на любом из рабочих режимов, α = 3 – 2р_i_{/р_imax, где р_i_{и р_imax – текущее и
максимальное средние индикаторные давления.}}

Летучесть водорода в этих случаях облегчает смесеобразование, и водород в необходимых количествах может быть введен через штуцер непосредственно во впускную систему двигателя. Для устранения повышенной опасности воспламенения или взрыва водородно-воздушной смеси водород вводят в смесь с бензином или воздухом возможно ближе к цилиндрам через карбюраторы-смесители, специальные устройства в патрубках впускного коллектора или даже непосредственно через проходное сечения впускного клапана. Для предотвращения взрыва или горения водорода в трубопроводе его отделяют от впускных каналов головки цилиндров пламягасительными устройствами [2] .

Рис. 1. Схема питания водородом из гидридного бака:

1 и 19-термопары; 2-бак; 3-заправочный вентиль; 4-предохранительный клапан;
5-реле давления; 6-датчик давления; 7-электромагнитный клапан подачи водорода в двигатель; 8-блок электронного управления расходом водорода; 9-редукционный клапан высокого давления; 10-всережимный вакуумный редуктор расхода водорода;
11-карбюратор-смеситель; 12-двигатель; 13-выпускной трубопровод; 14-первый глушитель шума системы выпуска; 15-трубопровод отвода отработанных газов в атмосферу; 16-электромагнит, управляющий заслонками в трубопроводах 15 и 17;
17-трубопровод подвода отработавших газов в бак для нагревания при потреблении водорода; 18 — второй глушитель шума системы выпуска; I и III-подвод и отвод воды
для охлаждения; II-выпуск отработавших газов из гидритного бака.

Литература:

Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей. (Под общей редакцией А.С.Орлина, М.Г.Круглова) Москва «Машиностроение» 1985 с.456.
А.С.Иссерлин Основы сжигания газового топлива (справочное пособие). Ленинград «Недра» Ленинградское отделение. 1987 с.336.
А.М.Обельницкий Топливо и смазочные материалы М. «Высшая школа» 1982. с.208

Устройства для ингаляции водорода

Устройства для ингаляции водорода доступны в США и уже широко используются в Японии и Китае. В Hydrogen for Surgery & ICU мы увидели высококлассный водородно-кислородный ингалятор для хирургии и интенсивной терапии, который находится в стадии разработки и будет стоить тридцать тысяч долларов после утверждения FDA.

Эта статья посвящена различным вариантам, доступным как для самих пациентов, так и для клиник, — устройств, которые обеспечат наибольшие, если не все преимущества аппарата за тридцать тысяч долларов за от двух до шести с половиной тысяч долларов. Водородные ингаляторы похожи на автомобили: если они не сломаны, они доставят вас из пункта А в пункт Б. Это означает, что все они будут работать, потому что все они выделяют один и тот же водород и часто кислород.

Вдыхание водорода идеально сочетается с водородной водой, также известной как вода, богатая водородом. В течение нескольких лет существовали водородные водородные установки, которые добавляли небольшое количество водорода в питьевую воду. Моя сидит в туалете вместе с моим ионизатором воды, который производит высокий pH, но низкую щелочность и низкий уровень водорода.Машины с молекулярной водородной водой не могут противостоять водородным ингаляторам или даже таблеткам водородной воды с высоким содержанием ppm.

Большинство водородных ингаляторов быстро насыщают организм. Вдыхание водорода достигает пикового уровня в плазме (т. Е. Равновесия, основанного на законе Генри) примерно через 30 минут, а после прекращения вдоха возврат к исходному уровню происходит примерно через 60 минут. Это выравнивает поле между разными машинами с учетом разницы в расходе газообразного водорода, который составляет от 2 до 99 процентов.По сути, чем выше концентрация водорода, тем меньшая скорость потока требуется машине, чтобы протолкнуть водород в организм.

Ингалятор Hydrogen Technologies — это Mercedes или BMW ингаляторов водорода. Никакая другая машина не может сравниться с ней по долговечности, бесшумности, простоте использования и способности работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, то есть всю ночь, если это необходимо.

Победа над раком — курс натуропатической онкологии доктораСиркус — Узнать »

Этот генератор молекулярного водорода / кислорода является самым качественным электролизером на рынке. Его запатентованная конструкция генератора изготовлена из нержавеющей стали, которая широко используется в их машинах. Их инженеры считают, что использование пластмасс и поликарбонатов может отрицательно сказаться на качестве газа при длительном использовании.

При использовании и обслуживании в соответствии с рекомендованным графиком обслуживания предполагается, что их машина прослужит более 10 лет и может работать 24 часа в сутки.Он производит 66 процентов водорода и 33 процента кислорода. Поставка ограничена, поэтому, если кому-то срочно нужна установка, лучше подумать о другом водородном ингаляторе. При производстве 400 мл газообразного водорода в минуту, это высокая концентрация на объем производственной машины.

Установка Hydrogen Technologies также производит 200 мл кислорода в минуту, а ее рабочая температура поддерживается на очень низком уровне 40 градусов Цельсия. Это важно, поскольку это сводит образование водяного пара к абсолютному минимуму, что приводит не только к более высокому качеству газа, но и к увеличению времени работы без доливки.

Большая 15-пластинчатая электролизная ячейка и емкость резервуара в установке Hydrogen Technologies позволяют эффективно производить газ при низком потреблении электроэнергии и низкой рабочей температуре. Это позволяет генератору производить более 1800 литров газа на литр используемой воды. Чем холоднее машина, тем выше качество производимого газа и тем выше срок службы генератора и компонентов в нем.

При сравнении моделей вдоха следует также отметить, что весь газ, выходящий из машины, не потребляется, потому что цикл дыхания обычно составляет 1 треть вдоха, 1 треть выдоха и третий отдых.В этом сценарии предполагаемый получатель вдыхает только около 1 трети газовой смеси ингалятора. Розничная цена 6 495 долларов.

Затем у нас есть 7-процентная модель водорода Vital Reaction (7% от скорости потока 4 литра в минуту), доставляющая 280 мл водорода в минуту, а 2-процентная машина Vital Reaction (2% от 2 литров в минуту) дает около 40 мл. водорода. Эти модели производятся в Японии, где началась водородная революция.

Самым первым водородным ингалятором, который я когда-либо рекомендовал, был 2-процентный аппарат Vital Reaction с расходом (два литра в минуту). Он стоит на 1100 долларов больше, чем AquaCure, производящий около 1,2 литра смешанных газов в минуту. Пациентка с помощью этой машины вылечилась от опухоли головного мозга, которая блокировала спинномозговую жидкость. Эти машины легкие, портативные, простые в использовании и предлагают самую высокую скорость потока среди всех ингаляторов на рынке. Они работают не более 90 минут, поэтому не подходят для использования в течение всей ночи. Цена на 7 процентов VR составляет 5 995 долларов, а на 2 процента VR — 3750 долларов.

Водородные ингаляторы Breath of Health из Китая интересны тем, что они предлагают присоединительную трубку, которая позволяет комбинировать выход кислорода и водорода, а также предлагает целый ряд эзотерических дополнительных технологий (которые я еще не тестировал) для повышения производительности.Лучшим выбором будет их машина на 600 мл в минуту. Однако дистрибьютор предупредил меня о необходимости двойной дистилляции используемой воды.

Эти машины производят h3 (99,999%) и / или кислород O2 (95-99%), подаваемые из двух отдельных портов. Выход установлен для газа водорода h3 на уровне 400 мл / мин, газообразного кислорода O2 на 200 мл / мин для аппарата Breath of Health на 600 мл, а для более надежной модели 1000 его расход составляет 1230 мл / мин. для водорода h3 при 820 мл / мин, кислородного газа O2 при 410 мл / мин, благодаря чему эта машина имеет самый высокий выход водорода, который насыщает организм быстрее, чем другие машины, но это довольно драндулет.Розничная цена модели 600 составляет 3199 долларов, а модели 1000 — 5 599 долларов.

AquaCure — это практичный, недорогой, надежный и универсальный водородный ингалятор, который прослужит вам годы безотказной службы и снабжен функциями безопасности. AquaCure можно использовать непрерывно с минимальным обслуживанием (просто добавляйте чистую воду и очищайте ее примерно раз в год). Эта машина имеет сертификат безопасности, сброс давления, контроль давления, регулируемую мощность и т. Д., Что делает ее одним из лучших вариантов, если вы хотите приобрести машину для ингаляции HydrOxy.

Первые два месяца на ингаляции водорода я сидел, работая за компьютером, вдыхая водород и кислород, используя мой американский препарат AquaCure, который является старейшим производителем ингаляторов водорода в мире. Мне он понравился, и я, безусловно, получил хороший подъем с точки зрения моего здоровья, поэтому это то, что я рекомендую тем, кто не может позволить себе лучший водородный ингалятор. Розничная цена — 2499 штук.

HydroGenie — самая дешевая машина в этой линейке, она предлагает многие из тех же характеристик, что и AquaCure, и продается по цене 1997 долларов.

Вдыхание водорода идеально сочетается с водородной водой, также известной как вода, богатая водородом. В течение нескольких лет существовали водородные водородные установки, которые добавляли небольшое количество водорода в питьевую воду. Моя сидит в туалете вместе с моим ионизатором воды, который производит высокий pH, но низкую щелочность и низкий уровень водорода. Машины с молекулярной водородной водой не могут противостоять водородным ингаляторам или даже таблеткам водородной воды с высоким содержанием ppm.

Hydrogen Medicine отдает предпочтение сочетанию газов водорода и кислорода в терапии, однако это не означает, что вы должны получать и кислород, и водород от одного и того же устройства.Если кто-то выбирает водородный ингалятор без выхода кислорода, то было бы идеально использовать другие методы кислородной терапии, представленные в моей книге «Водородная медицина». Даже если человек использует комбинированный газовый ингалятор, потребность в кислородном исцелении может потребовать более интенсивной кислородной терапии.

Лично я использую аппарат синглетного кислорода всю ночь во время сна, а в течение дня я увеличиваю свой уровень кислорода с помощью EWOT, что представляет собой упражнения с кислородной терапией, так что я в порядке, используя специальный аппарат с водородом.

В течение нескольких лет появились водяные машины, которые добавляли небольшое количество водорода в питьевую воду. Моя сидит в туалете вместе с моим ионизатором воды, который производит высокий pH, но низкую щелочность и низкий уровень водорода.

Если вам нужна помощь в проведении водородной терапии, вы можете проконсультироваться со мной по Skype, где я могу помочь вам решить, какой водородный ингалятор лучше всего подходит для вас (по наилучшей возможной цене), предложить время, необходимое для дыхания газообразного водорода для получения желаемых результатов, и какие другие методы лечения поддержат и дополнят водородную терапию.На большинство машин можно получить скидки, если напрямую связаться с компаниями. В этой главе мы указали только полные розничные цены. Актуальную информацию о ценах и новых машинах см .: https://hydroproducts.info/

Вода + Солнце = Водород | Технион

Архив новостей
Фильмы
ПАРТА
Библиотеки
Контакт
Справочник
Прием
Международная школа
Карта
Общества

поиск

ИИТ-М разрабатывает устройство для производства «чистого» водорода топливо из морской воды

Учитывая повышенный уровень загрязнения воздуха во всем мире, исследователи даже нацелены на запуск автомобилей и мотоциклов морской водой с использованием водородной энергии.

(Изображение: Getty Image)

Исследователи из Индийского технологического института (ИИТ) Мадраса разработали новое устройство, которое можно использовать для производства водородного топлива из морской воды, что может способствовать более чистой энергии в будущем. Используя технологию, описанную в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering, водород можно производить по запросу в месте использования, и, следовательно, его не нужно хранить.

Это решает проблемы, связанные с хранением, связанные с водородом, поскольку он легко воспламеняется и может вызвать взрыв, заявили исследователи.Водород может стать хорошим источником энергии на будущее. По их словам, при сжигании водорода не образуется углекислый газ, в отличие от ископаемого топлива, что делает его «чистым» источником энергии.

Учитывая повышенный уровень загрязнения воздуха во всем мире, исследователи даже нацелены на запуск автомобилей и мотоциклов по морской воде, использующей водородную энергию. «Поскольку водород может производиться по требованию на месте использования, устраняются проблемы безопасности, связанные с хранением и транспортировкой водорода», — сказал Абдул Малек из химического факультета IIT Madras.

«Твердые исходные материалы можно очень удобно транспортировать из одного места в другое. Это позволяет избежать транспортных узких мест, связанных с водородным сектором », — сказал Малек PTI.

Исследователи отметили, что водород производится с регулируемой скоростью без использования тепла, электричества или солнечного света. Все исходные материалы экологически чистые. Этот процесс подходит для всех масштабов производства, которые важны для водородной экономики — отсюда и такие секторы, как автомобилестроение, авиация и т. Д.Они сказали, что выиграют от этой технологии.

«За водородом будущее. Мы хотим сделать его «настоящим». Я жду того дня, когда наше изобретение станет топливом для ракет Индийской организации космических исследований (ISRO) или ракет Организации оборонных исследований и разработок (DRDO) », — сказал Малек.

Исследователи, в том числе Тиджу Томас, доцент IIT Madras, заявили, что они находятся на пути к настройке и разработке надлежащей водородной системы для автомобилей. «Мы с нетерпением ждем возможности предоставить решения для глобального энергетического сектора», — сказал Малек.

Технология используется для получения водорода из любого источника воды. Однако, поскольку морская вода покрывает две трети поверхности Земли, исследователи стремятся ее использовать. По словам ученых, этот простой в использовании прототип устройства может производить водородное топливо одним нажатием кнопки, которая добавляет воду из одного отсека в другой.

«Мы работаем над тем, чтобы сделать его похожим на кофеварку, чтобы любой обычный человек мог нажать переключатель и произвести водород, когда это необходимо», — сказал Малек.

Устройство содержит два отсека, установленных друг над другом. Пользователи могут добавлять морскую или водопроводную воду из верхнего отсека. В нижней части находятся материалы, которые могут выделять водород при расщеплении воды. По словам исследователей, как только вода достигает нижнего отсека, происходит производство водорода, который может быть собран через выпускное отверстие. Выпускную трубку можно подключить к индивидуальным двигателям, которые работают на транспортных средствах или вырабатывают электричество.

«Скорость добавления воды позволяет контролировать количество производимого водорода и расход в зависимости от требований.Технические детали защищены патентом », — сказал Малек. «Процесс масштабируемый. Сумма может быть произведена в соответствии с потребностями. Следовательно, водород для мобильных устройств, например, для автомобилей и т. Д., В высшей степени возможен благодаря соответствующей настройке », — сказал он.

Исследователи отметили, что коммерческий метод требует высокой температуры около 1000 градусов по Цельсию и давления около 25 бар. Однако, по их словам, новый процесс работает при комнатной температуре и атмосферном давлении, которое составляет 1 бар.

«Наши текущие оценки показывают, что стоимость, вероятно, сопоставима с доступными ценами — все может измениться в зависимости от масштаба.Однако ключевым моментом является повышение безопасности и устранение загрязнения окружающей среды в месте использования », — добавил Малек.

Новый материал может раскрыть потенциал для революции автомобилей с водородным двигателем — ScienceDaily

Ученые открыли новый материал, который может стать ключом к раскрытию потенциала автомобилей с водородным двигателем.

По мере того, как мир стремится к постепенному отказу от легковых и грузовых автомобилей, работающих на ископаемом топливе, исследуются более экологичные альтернативные технологии, такие как транспортные средства, работающие от электрических батарей.

Еще одна «зеленая» технология с большим потенциалом — водородная энергия. Однако до сих пор основным препятствием были размер, сложность и стоимость топливных систем.

Международная группа исследователей, возглавляемая профессором Дэвидом Антонелли из Ланкастерского университета, обнаружила новый материал, сделанный из гидрида марганца, который предлагает решение. Новый материал будет использоваться для изготовления молекулярных сит внутри топливных баков, которые хранят водород и работают вместе с топливными элементами в «системе», работающей на водороде.

Материал, получивший название KMH-1 (Кубасский марганцевый гидрид-1), позволит создавать резервуары, которые намного меньше, дешевле, удобнее и энергоемче, чем существующие технологии водородного топлива, и значительно превосходят по характеристикам автомобили с батарейным питанием.

Профессор Антонелли, заведующий кафедрой физической химии в Ланкастерском университете, который исследует эту область более 15 лет, сказал: «Стоимость производства нашего материала настолько низка, а плотность энергии, которую он может хранить, намного выше, чем у литий-ионный аккумулятор, что мы можем увидеть системы водородных топливных элементов, которые стоят в пять раз меньше, чем литий-ионные, а также обеспечивают гораздо больший радиус действия — потенциально позволяя поездки примерно в четыре или пять раз дольше между заправками.«

Материал использует химический процесс, называемый кубасским связыванием. Этот процесс позволяет хранить водород, удаляя атомы водорода внутри молекулы h3, и работает при комнатной температуре. Это устраняет необходимость расщеплять и связывать связи между атомами, процессы, требующие высоких энергий и экстремальных температур, а также сложное оборудование для доставки.

Материал KMH-1 также поглощает и накапливает любую избыточную энергию, поэтому внешнее тепло и охлаждение не требуются.Это имеет решающее значение, потому что это означает, что охлаждающее и нагревательное оборудование не нужно использовать в транспортных средствах, в результате чего системы могут быть гораздо более эффективными, чем существующие конструкции.

Сито абсорбирует водород под давлением около 120 атмосфер, что меньше, чем у обычного акваланга. Затем он выпускает водород из бака в топливный элемент при сбросе давления.

Эксперименты исследователей показывают, что этот материал может позволить хранить в четыре раза больше водорода в том же объеме, что и существующие технологии водородного топлива.Это отлично подходит для производителей транспортных средств, поскольку дает им гибкость при проектировании транспортных средств с увеличенным радиусом действия до четырех раз или позволяет им уменьшить размер баков до четырех раз.

Хотя транспортные средства, включая легковые и грузовые автомобили, являются наиболее очевидным применением, исследователи полагают, что у KMH-1 есть много других приложений.

«Этот материал также можно использовать в портативных устройствах, таких как дроны, или в мобильных зарядных устройствах, чтобы люди могли совершать недельные походы без необходимости подзаряжать свои устройства», — сказал профессор Антонелли.«Настоящее преимущество, которое это дает, — это ситуации, когда вы ожидаете, что вы будете отключены от сети в течение длительного периода времени, например, дальние поездки на грузовиках, дроны и робототехника. Его также можно использовать для управления домом или удаленным районом от топливных элементов. . »

Технология была лицензирована Университетом Южного Уэльса дочерней компании под названием Kubagen, принадлежащей профессору Антонелли.

История Источник:

Материалы предоставлены Ланкастерским университетом .