Что такое двигатель на водородном топливе, как собрать его своими руками

Содержание

История создания водородного двигателя

Первый водородный двигатель история создания

Начнем с того, что идеи построить водородный мотор появились еще в 1806 г. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды методом электролиза. Как видно, двигатель на водороде «родился» задолго до того, как был поднят ряд вопросов касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях банального использования водорода в качестве топлива. Спустя несколько десятков лет (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, который успешно работал на смеси воздуха и водорода.

Во времена Второй мировой войны, когда возникли сложности с поставками нефтяного топлива, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил основы российской водородной энергетики. Он также предложил использовать смесь водорода и воздуха в качестве горючего  для ДВС, после чего его идеи быстро нашли практическое применение. В результате появилось около полутысячи двигателей, работавших на водороде.

Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире. Затем об этом двигателе вспомнили только тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В результате компания BMW в 1979 г. построила автомобиль, двигатель которого использовал водород в качестве основного топлива. Агрегат работал относительно стабильно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Другие автопроизводители также начали работы в этой области, в результате чего к концу XX века появилось не только много прототипов, но и вполне успешно действующих образцов двигателей на водородном топливе (бензиновый и дизельный двигатель на водороде).

Однако после того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже по причине серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете быстро сокращаются и на нефтепродукты закономерно растут цены.

Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород является вполне доступной альтернативой. На сегодняшний день над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, корпорация Ford и т.д.

Водородный генератор собственными руками: рабочий принцип устройства, схемы и описание сборочного процесса

автомобиль

Водородный генератор (электролизер) это прибор, действующий за свет 2-ух процессов: физического и химического.

Во время работы под влиянием электротока вода разлагается на кислород и водород. Этот процесс называется электролиз. Электролизер очень распространен среди наиболее известных видов водородных генераторов.

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.

Пример электролиза на растворе хлорида натрияПример электролиза на растворе хлорида натрия

Краткая история создания

Двигатель на водороде был создан в начале XIX века усилиями французского изобретателя. Спустя 35 лет в Англии был оформлен официальный патент на подобный агрегат, а в 1852 году немецкие инженеры доработали устройство, сделав возможной его работу на воздушно-водородной смеси.

Особое распространение моторы на водороде приобрели в годы ВОВ, когда бензин оказался в большом дефиците. Затем интерес к данному виду топлива поутих до топливного кризиса, случившегося в 70-е годы.

Топливный кризис 70-х годов

В последнее же время за развитие экологически безопасного топлива ратуют защитники природы и просто люди, неравнодушные к дальнейшей судьбе планеты и будущих поколений.

ДВС на водороде

Новости – Современные Российские разработки

двс на водороде

– Александр Юрьевич, рассуждающие о будущем автопрома, похоже, просто зациклились на водороде. Неужели нет альтернативы этому самому легкому газу в автостроении?

– Водород – очень перспективный энергоноситель, позволяющий одновременно решить сложные экологические проблемы. Предметом нашего разговора будет собственно водородный двигатель – двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве энергоносителя водород. При его сгорании (быстро протекающей экзотермической реакции окисления кислородом) получаются лишь вода и тепло. Да, образуются еще окислы азота, количество которых зависит от температуры сгорания смеси в цилиндре двигателя. И здесь важно, что в водородных двигателях температура сгорания топлива на режимах городской эксплуатации существенно ниже, чем в углеводородных (бензиновых, спиртовых, метановых, пропан-бутановых и т.д.).

Очевидно, что если под водородным двигателем понимать электрический, получающий энергию от реакции соединения водорода и кислорода в топливных элементах, то окислов азота не будет совсем. А углеводородное топливо поставляет при сжигании целый букет токсичных соединений, среди которых сажа – далеко не самая вредная.

Мне представляется, что первый этап становления водородной энергетики – это применение водорода в качестве моторного топлива. Пока топливные элементы, при всей их перспективности, удовольствие очень дорогое. Не все технологии отработаны, и процесс этот идет достаточно медленно, еще далеко не все вопросы решены. Ожидают, что … вот-вот будет. Еще двадцать пять лет назад можно было видеть Рафик на топливных элементах. Впрочем, истории водорода как топлива тоже не один десяток лет.

– Разговоры, проекты… Где же машины?

– Практическое применение водорода упирается в экономические проблемы. Свободного водорода в природе практически нет. Его необходимо получать, разлагая соединения тем или иным способом. Один из наиболее известных (и наиболее энергозатратных – дорогих) – электролиз воды. Однако при избытке электроэнергии (например, на АЭС или ГЭС) он вполне рентабелен. Самый же дешевый путь получения водорода – паровая конверсия метана.

– Чтобы уйти от углеводородов, надо их шире использовать?

– При таком способе получения водорода его сжигание затем в ДВС перспективно. Так, у водородных смесей существенно шире, чем у углеводородных, пределы воспламенения. Это позволяет ДВС работать на очень бедных смесях на частичных нагрузках и, как следствие, существенно повысить КПД двигателя при движении в городе. Кроме того, можно снизить практически до нуля негативное экологическое воздействие на природу отработавших газов двигателя. Да, получение водорода сегодня относительно дорого и энергозатратно. Но и запасы углеводородов накапливались сотни миллионов лет. Их дешевизна – совершенно условна: мы прожигаем наследство детей и внуков. И еще загрязняем окружающую среду, провоцируем катастрофические глобальные изменения климата… Большинство ученых сегодня сходятся во мнении, что будущее – за водородной энергетикой. Но я считаю, что переход к ней будет постепенным и займет несколько десятилетий.

Действительно, водород как замена углеводородов в ДВС пока дорог. Именно поэтому его надо использовать наиболее рационально. Подавляющее большинство автомобилей во всем мире эксплуатируется в городских условиях. Что это значит? Холостой ход (пробка) – разгон – торможение – холостой ход (пробка) – разгон. КПД бензинового двигателя при скорости движения автомобиля 60 км в час не превышает 13%. Доказано, что добавка в смеси водорода на определенных режимах позволяет увеличить КПД до 18%, то есть на 30%. Общая схема такая: на холостом ходу в цилиндры поступает водородо-воздушная смесь, при максимальной мощности – бензиновая. Так работает экспериментальная Газель , на которой, кстати, я сам езжу по Москве. При расходе водорода 1,5 кг на 100 км реально можно снизить в 2-2,5 раза расход бензина, обеспечивая общую экономию топлива на 25-30%.

– И сколько стоит один килограмм водорода?

– Пока дорого – от пяти до десяти долларов. Но ведь речь идет об экспериментальном производстве, экспериментальных заправках, уникальных, по сути, машинах. При массовом внедрении таких двигателей, расширении производства водорода стоимость его, как убедительно свидетельствуют расчеты, значительно, в несколько раз, снизится.

– Поехал я, значит, к теще на блины, а домик у нее в деревне. И – бац: водород кончился. Интересно, куда мне с сосудом Дьюара бежать? В город Королев или еще куда?

– В промышленно развитых странах разработаны и эксплуатируются автомобили с водородными двигателями двух типов: на водороде, применяемом в качестве топлива, и на топливных элементах. Одновременно с программами его широкого распространения создается и сеть специальных заправочных станций. Например, в США рядом с министерством энергетики находятся сразу две такие станции. Но трудности с заправкой, хранением водорода, конечно, относятся к серьезным ограничительным факторам для его широкого распространения.

То, что предлагается у нас, – мягкий , компромиссный путь. Никто не помешает вам заливать в бак только бензин. Так что за тещу можете не волноваться. Между прочим, сто лет назад воскликнуть: кончился бензин, и я один стою на берегу… – мог любой автолюбитель: при вояжах на природу каждый должен был заботиться о бензине сам. Теперь проблем нет. Думаю, скоро не будет проблем и с водородом. А пока в нашей программе – компактные автозаправки на 10-15 автомобилей, которые должны поставляться вместе с необходимым оборудованием для модернизации серийных бензиновых ДВС, позволяющей применять комбинированные смеси. Стеклопластикового бака с водородом хватает на 400-450 км.

– А на чистом водороде нельзя ездить?

– Можно. Но, повторюсь, это должен быть специальный двигатель. Таким путем пошли, скажем, конструкторы BMW, Mazda. Интересно, что старые бензиновые двигатели были более всеядны: после небольшого переоборудования могли работать и на чистом водороде. Так, еще в 1941 году в блокадном Ленинграде младший воентехник Б.Шелищ использовал в качестве топлива водород из аэростатов ПВО.И этот эксперимент, давший экономию дефицитного в блокадном городе горючего, был вполне успешен. Но у водорода низкая детонационная стойкость, поэтому в современных двигателях, имеющих большую степень компрессии, его использовать на всех режимах работы невозможно. Мы предложили экономить бензин за счет подмешивания водорода, без замены серийного двигателя. Разработан и уже предложен правительству Москвы проект перевода 2000 Газелей на комбинированное бензоводородное топливо. Кстати, в окрестностях столицы есть необходимые мощности для производства водорода.

– Идем своим путем , кто еще в мире ездит на бензоводороде?

– Реальным путем – с точки зрения возможностей отечественной экономики и покупательной способности населения. Водородные программы промышленно развитых стран предусматривают выпуск новых моделей автомобилей. Предполагается, что уже скоро представительские авто продемонстрируют престижность и надежность новинок. Но осуществление этих программ требует миллиардных инвестиций, на которые бизнес в ближайшее время вряд ли пойдет. Не уверен, что в нашей стране пришло время госфинансирования в таком объеме. Но государственная поддержка все же есть.

Вообще же, отношения бизнеса и науки всегда непросты. Сейчас основная задача – соединить то, что было сделано, с тем, что можно сделать, перевести наконец и в нашей стране водородную энергетику из разряда дискуссий в плоскость реальных дел.

Тракторы и комбайны*

В январе-июне текущего года* в России было произведено 4648 комбайнов (92,9% от объема производства прошлого года (5004 штуки). 3212 зерноуборочных и 191 кормоуборочный комбайн выпустил Ростсельмаш, 1017 зерноуборочных машин – Красноярский завод комбайнов.

Производство тракторов в России в январе-июне 2006 года составило 5069 штук. Это 99,5% от показателей соответствующего периода прошлого года (5096 штук). Наибольшее количество тракторов выпустил Владимирский моторно-тракторный завод – 1292 штуки.

За первое полугодие 2006 года российские предприятия сельхозмашиностроения произвели:

– плугов – 481 (50,2% от показателей аналогичного периода 2005 года);

– пресс-подборщиков – 634 (132,4%);

– тракторных культиваторов – 3629 (77,8%);

– сеялок – 2899 (76,1%);

– косилок – 1300 (111,5%).

В январе-июне 2006 года Россия экспортировала сельхозтехники на 81,4 млн. долларов (60% от показателей первых шести месяцев 2005 года (134,8 млн. долларов). Основу российского экспорта сельхозтехники в первом полугодии составили комбайны Вектор (15,8 млн. долларов) производства КЗ Ростсельмаш , тракторы ВТ-150ДE (9,9 млн. долларов) производства ОАО ТК ВГТЗ и тракторы Т-4А.01 (4,4 млн. долларов) производства ОАО Алттрак .

В первом полугодии текущего года в Россию импортировано 1039 комбайнов на 118,8 млн. долларов (против 116,2 млн. в соответствующем периоде прошлого года), 2595 тракторов сельхозназначения на 124,0 млн. долларов (против 77,5 млн. долларов), сельхозадаптеров – на 156,6 млн. долларов (против 100 млн. долларов), прочего оборудования для АПК на 142,3 млн. долларов (против 115,1 млн. долларов), запчастей на 46,8 млн. долларов (против 28,8 млн. долларов). В целом импорт сельхозтехники в январе-июне 2006 года вырос на 34% и зафиксирован на уровне 588,6 млн. долларов (438,3 млн. долларов за аналогичный период прошлого года). Наибольшую часть в структуре импорта по итогам шести месяцев занимают машины из Германии – 177,3 млн. долларов (30,1%).

Первый двигатель на водороде заработал в СССР в 1941 году!

Будете удивлены, но первый двигатель обычной «полуторки» заработал на водороде в блокадном Ленинграде в сентябре 1941 года! Молодому младшему техник-лейтенанту Борису Щелищу, руководившему подъемом аэростата заграждения, было приказано в отсутствии бензина и электричества наладить работу лебёдок. Поскольку аэростаты заполнялись водородом, ему пришла мысль использовать его как топливо.

Водород - топливо будущего Игорь ДабаховВодород - топливо будущего Игорь Дабахов

Во время опасных опытов сгорели два аэростата, взорвался газгольдер, сам Борис Исаакович получил контузию. После этого для безопасной эксплуатации воздушно-водородной «гремучей» смеси он придумал специальный водяной затвор, исключавший воспламенение при вспышке во всасывающей трубе двигателя. Когда все наконец получилось, приехали военачальники, убедились, что система работает нормально, и приказали за 10 дней перевести все аэростатные лебедки на новый вид горючего. В виду ограниченности ресурсов и времени, Щелищ остроумно применил для изготовления гидрозатвора списанные огнетушители. И задача подъёма аэростатов заграждения была успешно решена!

Бориса Исааковича наградили орденом “Красной звезды” и командировали в Москву, его опыт использовали в частях ПВО столицы — 300 двигателей перевели на «грязный водород», было оформлено авторское свидетельство №64209 на изобретение. Таким образом был обеспечен приоритет СССР в развитии энергетики будущего. В 1942 году необычный автомобиль демонстрировался на выставке техники, приспособленной к условиям блокады. При этом его двигатель проработал 200 часов без остановки в закрытом помещении. Отработанные газы — обыкновенный пар — не загрязняли воздух.

В 1979 году под научным руководством Шатрова Е.В. творческим коллективом работников НАМИ в составе Кузнецова В.М. Раменского А.Ю., Козлова Ю.А. был разработан и испытан опытный образец микроавтобуса РАФ, работающий на водороде и бензине.

Водород - топливо будущего Игорь ДабаховИспытания РАФ 22031 (1979 г.)

«Рождающий воду»

Водород – удивительный химический элемент, самый распространенный во Вселенной. Как об этом узнали? Очень просто, по спектральному анализу излучений звезд. Водород Н2 занимает первую клеточку в периодической системе Менделеева. Имеет братьев, они называются изотопами. Это дейтерий и тритий.

Сам водород впервые был исследован в 1766 году Генри Кавендишем – ученый окрестил его «горючим воздухом». Чуть позже, в 1787 году Антуан Лавуазье доказал, что водород при горении образует воду. Он включил этот газ в список химических элементов и назвал hydrogène – рождающий воду.

Водород используют при синтезе аммиака, соляной кислоты, метанола и высших спиртов, получения жидкого ракетного топлива… А еще для гидроочистки и гидрокрекинга нефтяных фракций (вспомним гидрокрекинговое моторное масло), для получения металлов из оксидов и фторидов, для создания защитной среды при обработке металлов и сплавов – перечислять можно долго.

Не забудем и применение водорода для дирижаблей. Впрочем, страшная трагедия с «Гинденбургом» в 1937 году поставила крест на использовании водорода в качестве подъемного газа для воздушных судов. А потом и вовсе закрыла тему дирижаблей в пользу многоместных самолетов. Но в практике привязных аэростатов водород остался, о чем мы скажем ниже.

А сейчас вернемся к автомобильной теме и слову hydrogène. Именно «рождение воды» при горении, а точнее, окислении, сделало водород привлекательным топливом в непростой экологической ситуации ХХI века.

Подводные аппараты на перекиси водорода

В 1938—1942 годах на Кильских верфях под руководством инженера Вальтера построили опытную лодку У-80 работавшую на перекиси водорода. На испытаниях корабль показал скорость полного подводного хода 28,1 узла. Полученные в результате разложения перекиси пары воды и кислорода использовали в качестве рабочего тела в турбине, после чего удаляли их за борт.

Водород - топливо будущего Игорь ДабаховНа рисунке условно показано устройство подводной лодки с двигателем на перекиси водорода

Всего немцы успели построить 11 лодок с ПГТУ.

После разгрома гитлеровской Германии в Англии, США, Швеции и СССР проводились работы с целью довести замысел Вальтера до практической реализации. Была построена советская подлодка (проект 617) с двигателем Вальтера в конструкторском бюро Антипина.

«Это была первая подводная лодка СССР, перешагнувшая 18-узловую величину подводной скорости: в течение 6 часов её подводная скорость составляла более 20 узлов! Корпус обеспечивал увеличение глубины погружения вдвое, то есть до глубины 200 метров. Но главным достоинством новой подводной лодки была её энергетическая установка, явившаяся удивительным по тем временам новшеством. И не случайно было посещение этой лодки академиками И. В. Курчатовым и А. П. Александровым — готовясь к созданию атомных подводных лодок, они не могли не познакомиться с первой в СССР подводной лодкой, имевшей турбинную установку. Впоследствии, многие конструктивные решения были заимствованы при разработке атомных энергетических установок…» – писал Александр Тыклин.

Водород - топливо будущего Игорь ДабаховЗнаменитая ПОДВОДНАЯ РАКЕТО-ТОРПЕДА ВА-111 «ШКВАЛ».

Тем временем успехи атомной энергетики позволили более удачно решить проблему мощных подводных двигателей. И эти идеи успешно применили в торпедных двигателях. Walter HWK 573. (работающий под водой двигатель первой в мире управляемой противокорабельной ракеты «воздух-поверхность» GT 1200A для поражения корабля ниже ватерлинии). Планирующая торпеда (УАБ) GT 1200A имела подводную скорость 230 км/ч, являясь прототипом высокоскоростной торпеды СССР «Шквал». Торпеда ДБТ принята на вооружение в декабре 1957 года, работала на перекиси водорода и развивала скорость 45 узлов при дальности хода до 18 км.

Газогенератором через кавитационную головку создается воздушный пузырь вокруг корпуса объекта (парогазовый пузырь) и, вследствие падения гидродинамического сопротивления (сопротивления воды) и применения реактивных двигателей, достигается требуемая подводная скорость движения (100 м/с), превышающая в разы скорость самой быстрой обычной торпеды. Для работы используется гидрореагирующее топливо (щелочные металлы при взаимодействии с водой выделяют водород).

Рекомендации профессионалов

чертеж

Профессиональные мастера думают, что делать самодельные водородные резервные электростанции для машин дома опасное занятие.

Они объясняют это тем, что электролизер для авто имеет непростую и небезопасную систему устройств.

Заниматься изготовлением подобных агрегатов необходимо, используя особенные материалы и реагенты.

Если все же решили своими силами сделать автомобильный гидролизер, то обязательно необходимо оборудовать его барботером – это специализированный водяной клапан. При его применении существенно повысится безопасность при вождении автомобиля.

Переменный ток можно получить из земли и воздуха своими силами. Подробности в данной заметке: https://teplo.guru/elektrichestvo/besplatnoe-elektrichestvo.html

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

  • Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
  • Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
  • Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
  • Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
  • Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
  • Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Водородные резервные электростанции для автомобиля собственными руками: чертежи, схемы и руководство

Большинство владельцев машин ищут способы экономии топлива. Радикально решить данный вопрос даст возможность водородный генератор для автомобиля. Отзывы тех, кто установил себе представляет собой устройство, дают возможность говорить о большом снижении расходов при эксплуатировании транспорта. Так что тема достаточно оригинальная. Ниже пойдёт речь о том, как выполнить водородный генератор самостоятельно.

Какие имеет минусы двигатель на водородном топливе?

Теперь поговорим о недостатках. Основной минус данного вида транспорта заключается в том, что водородный двигатель («Тойота FCV» в том числе) более взрывоопасен, чем классические дизельные и бензиновые аналоги. Это объясняется особым химическим составом водорода. Кстати, кроме взрывоопасности он отличается высокой летучестью. Эта характеристика значительно усложняет транспортировку и заправку автомобилей водородом. Также эксперты говорят, что обслуживание подобной установки будет более затратным, чем например ремонт дизельного ДВС (в силу малого количества работников, знающих толк в данной сфере). Ну и, конечно же, отсутствие водородных заправочных станций. В мире таких лишь единицы, потому использовать сейчас такие автомобили весьма трудно (тем более что заправить такую машину можно только при помощи специального оборудования).

Опасен ли водород для человека?

Водород очень летуч, а также это легковоспламеняющийся газ, который хранить и перевозить следует предельно аккуратно. Сгорает он тоже довольно быстро. Например, газ в дирижабле «Гинденбург» полностью сгорел за полминуты, поэтому погибло только треть пассажиров.

водородное топливо для автомобилей что это

Когда на дорогах появится большое количество водородных автомобилей, то надо будет ввести новые меры безопасности. Ведь при пробитии бака с водородом и наличием искр рядом газ может загореться. Поэтому в водородных автомобилях баки делают очень прочные, которые даже могут выдержать выстрел из крупнокалиберного пистолета. Поэтому при соблюдении правил безопасности, авто на водороде не опаснее бензиновых и дизельных моделей.

О водородной ячейке Мейера

Если вы сделали и испытали вышеописанную конструкцию, то по горению пламени на конце иглы наверняка заметили, что производительность установки чрезвычайно низкая. Чтобы получить больше гремучего газа, нужно изготовить более серьезное устройство, называемое ячейкой Стэнли Мейера в честь изобретателя.

Принцип действия ячейки тоже основан на электролизе, только анод и катод выполнены в виде трубок, вставляющихся одна в другую. Напряжение подается от генератора импульсов через две резонансные катушки, что позволяет снизить потребляемый ток и увеличить производительность водородного генератора. Электронная схема устройства представлена на рисунке:

Принципиальная схема электронного генератора импульсов

Примечание. Подробно о работе схемы рассказывается на ресурсе http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Для изготовления ячейки Мейера потребуется:

  • цилиндрический корпус из пластмассы или оргстекла, умельцы нередко используют водопроводный фильтр с крышкой и патрубками;
  • трубки из нержавеющей стали диаметром 15 и 20 мм длиной 97 мм;
  • провода, изоляторы.

Как собрать ячейку Мейера из нержавеющих трубок

Нержавеющие трубки крепятся к основанию из диэлектрика, к ним припаиваются провода, подключаемые к генератору. Ячейка состоит из 9 или 11 трубок, помещенных в пластиковый либо плексигласовый корпус, как показано на фото.

HHO ячейка в сборе для получения чистого гидрогенаПод ячейку Мейера можно приспособить готовый пластиковый корпус от обычного водопроводного фильтра

Соединение элементов производится по всем известной в интернете схеме, куда входит электронный блок, ячейка Мейера и гидрозатвор (техническое название – бабблер). В целях безопасности система снабжена датчиками критического давления и уровня воды. По отзывам домашних умельцев, подобная водородная установка потребляет ток порядка 1 ампера при напряжении 12 В и обладает достаточной производительностью, хотя точные цифры отсутствуют.

Схема соединений элементов электролизераПринципиальная схема включения электролизера

Вопросы снабжения

Основная проблема водородных авто – отсутствие АЗС, на которых их можно было бы заправлять. Именно поэтому миру более актуальны электрокары, так как они заряжаются от обыкновенной розетки и даже на ходу, если на крыше есть солнечная батарея. Но производство водородных станций уже набирает темпы. Уже известно о планах строительства 20 таких АЗС в Калифорнии. Если продажи будут расти, количество заправок увеличат вдвое. Кстати, этот штат был выбран неспроста – именно в Калифорнии начнутся старты продаж водородных «Тойот». Но о продажах мы поговорим в конце статьи, а пока давайте рассмотрим экстерьер новинки.

Лучшие трассы для новичков

Таблица составлена на основании отзывов туристов и может послужить маленькой подсказкой.

Название курорта Названия и номера трасс
Губаха Турист, Учебная
Абзаково №1, №5, №7
Красная Поляна, Газпром Склон Лаура
Сорочаны №1, №2, №3
Белокуриха Зеленый спуск №5, Катунь
Эльбрус-Азау Гара-Баши
Архыз №6, №8, №10
Белорецк Ю5, С1

Дизайн

Внешний облик новой «Тойоты Мирай» весьма впечатляющий. Сразу в глаза бросается массивный агрессивный «передок» с суровым широким бампером и раскосыми фарами. Решетка радиатора – это, пожалуй, самый мелкий и незначительный элемент в экстерьере.

первая серийная водородная toyota
Но даже на таком маленьком кусочке пластика японцам удалось разместить свою фирменную эмблему, выполненную в хромированном стиле. Машина имеет хорошую площадь остекления. Особенно это касается лобового стекла. Водитель не будет чувствовать «мертвых зон», так как все события вокруг видны теперь как на ладони. Кузов имеет как угловатые, так и сглаженные, аэродинамические черты. Все это делает внешний облик седана очень свежим, современным и уникальным.

Трудности эксплуатации водородных ДВС

Главное препятствие на пути внедрения технологии – это стоимость получения водорода (Н2), а также комплектующих для его хранения и транспортировки. К примеру, для сохранения сжиженного состояния нужно поддерживать стабильную температуру -253º С. Наиболее доступный способ получения Н2 – это электролиз воды. Промышленное снабжение водородом требует больших энергетических затрат. Рентабельным этот процесс сможет сделать ядерная энергетика, которой также пытаются найти рациональную альтернативу. Транспортировка и хранение газа требуют использования дорогостоящих материалов и высококачественных механизмов.


К другим недостаткам водородного топлива можно отнести:

  • взрывоопасность. В замкнутом пространстве достаточная для реакции концентрация гремучего газа может спровоцировать взрыв. Усугубить ситуацию способна высокая температура воздуха. Из-за высокой степени диффузности водорода существует риск попадания Н2 в выхлопной коллектор, где реакция с горячими выхлопными газами приведет к возгоранию смеси. Роторный двигатель, ввиду особенностей компоновки, является более предпочтительным для водородного автомобиля;
  • для хранения водорода требуется емкость большого объема, а также специальные системы, препятствующие улетучиванию Н2 и обеспечивающие защиту от механических деформаций. Если для автобусов, грузовиков либо водного транспорта такая особенность не играет большой роли, то легковые автомобили теряют ценные кубометры багажного отделения;
  • в режимах высокотемпературных нагрузок водород способен провоцировать разрушительное воздействие на детали цилиндропоршневой группы и моторное масло. Применение соответствующих сплавов и смазочных материалов ведет к удорожанию производства и эксплуатации двигателей, работающих на водороде.

Итоги

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

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

  • Подбираем масло в двигатель по марке авто
  • Машина работает с перебоями на холостом ходу или не работает совсем
  • Установка турбины на атмосферный двигатель
  • Как устранить стук гидрокомпенсаторов в двигателе

Устройство водородного двигателя внутреннего сгорания

Такой движок практически ничем не отличается от пропанового агрегата, поэтому часто владельцы таких машин просто перенастраивают двигатели (но это и приводит к снижению КПД).

Как работает машина с водородным двигателем? В ней установлен генератор: внутри него протекает реакция окисления водорода, в конце которой получаются азот, пар и электрический ток (углекислый газ в продуктах распада отсутствует).

Автомобиль с таким силовым агрегатом можно сравнить с электрокаром, но с более компактным аккумулятором. На рабочий режим элемент выходит спустя пару минут после запуска, а вот на прогрев до рабочей температуры может уйти и час (на точное время влияет температура окружающей среды). Появляется вода, а электроны из анодной камеры попадают в электрическую цепь, подключенную к движку. Иными словами, получается ток, питающий автомобильный водородный двигатель.

Устройство автомобиля с водородным двигателем

Водородные топливные элементы

Водородные топливные элементы могут производить электрическую энергию для электродвигателя на борту транспортного средства, заменив тем самым двигатель внутреннего сгорания, или применяться для бортового питания.

История

Первое транспортное средство на топливных элементах создала в 1959 году компания Allis-Chalmers Manufacturing Company (США). Щелочные топливные элементы (AFC) были установлены на трактор. В 1962 году — на автомобиль для гольфа. В 1967 году компания Union Carbide (США) установила топливные элементы на мотоцикл.

Автомобильный транспорт


«Водородные» Toyota Highlander FCHV и Hyundai Tucson FCEV на заднем плане.
Основное преимущество внедрения топливных элементов в наземные транспортные средства (например на автомобилях): предполагаемый высокий КПД. КПД современного автомобильного двигателя внутреннего сгорания достигает 35 %, а КПД водородного топливного элемента — 45 % и более. Во время испытаний автобуса на водородных топливных элементах канадской компании Ballard Power Systems был продемонстрирован КПД в 57 %. [16][нет в источнике

]. КПД классического свинцового аккумулятора выше — до 70-90 %. Но основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей — дороговизна и несовершенство аккумуляторов. Также перспективным направлением является применение на гибридных и электрических автомобилях суперконденсаторов.

На автомобилях и автобусах устанавливают, как правило, топливные элементы на протон-обменной мембране (PEM). Их основные преимущества: компактность, малый вес, низкая температура процесса.

В 2002 году Департамент Энергетики США (DoE) поставил цель — снизить к 2010 году стоимость топливных элементов до $45 за 1 кВт установленной мощности и до $30 за 1 кВт к 2020 году (в долларах 2002 года, без учёта инфляции). Это означает, что бортовой источник электроэнергии для силовой установки мощностью 100 кВт. (134 л. с.) будет стоить $3000, что сопоставимо со стоимостью двигателя внутреннего сгорания[17].

Автомобили с силовыми установками на водородных топливных элементах производят и испытывают:

  • Ford Motor Company — Focus FCV;
  • Honda — Honda FCX;
  • Hyundai — Tucson FCEV (топливные элементы компании UTC Power);
  • Nissan — X-TRAIL FCV (топливные элементы компании UTC Power);
  • Toyota — Toyota Highlander FCHV, Toyota Mirai;
  • Volkswagen — space up!;
  • General Motors;
  • Daimler AG — Mercedes-Benz A-Class;
  • Daimler AG — Mercedes-Benz Citaro (топливные элементы компании Ballard Power Systems);
  • Toyota — FCHV-BUS;
  • Thor Industries — (топливные элементы компании UTC Power);
  • Irisbus — (топливные элементы компании UTC Power);

и другие единичные экземпляры в Бразилии, Китае, Чехии и т. д.

Первый в мире серийный автомобиль поступит в продажу в конце 2014 года[18]:

  • Toyota Mirai— водородный гибридный автомобиль на топливных элементах.

С 2003 года по 2006 год 36 автобусов по программе Clean Urban Transport for Europe проехали более 2 млн км и перевезли 6 млн пассажиров.

Расход топлива

Opel Zafira с силовой установкой на водородных топливных элементах мощностью 94 кВт в условиях Вашингтона потребляет 1,83 кг водорода на 100 миль (160 км) пробега, то есть 6,4 литра бензинового эквивалента[источник не указан 2350 дней

]. Бензиновый аналог Opel Zafira с двигателем объёмом 1,6 л мощностью 85 кВт потребляет 5,8 л бензина на 100 км в условиях трассы.

National Renewable Energy Laboratory (США) в своих расчётах использует среднюю дальность пробега легкового автомобиля равную 12000 миль в год (19200 км), потребление водорода — 1 кг на 60 миль (96 км) пробега. То есть одному легковому автомобилю на водородных топливных элементах в год требуется 200 кг водорода, или 0,55 кг в день. Один килограмм водорода считают равным по энергетической ценности одному галлону (3,78 л) бензина[19].

Железнодорожный транспорт

Железнодорожные двигательные установки должны развивать довольно большую мощность, тогда как компактность железнодорожных двигательных установок менее важна чем на автомобильном транспорте. Железнодорожный транспорт представляет собой огромный рынок сбыта для силовых установок на водородных топливных элементах. В настоящее время около 60 % грузов по железной дороге во всём мире перевозят тепловозы.[источник не указан 3181 день

] Еще одна выгодная возможность — построить, используя топливные элементы, локомотивы сочетающие достоинства тепловоза и электровоза (способность питаться от контактной сети на электрифицированных линиях и автономность при прохождении неэлектрифицированных участков).

Железнодорожный исследовательский технологический институт (Япония) планирует запустить поезд на водородных топливных элементах в эксплуатацию к 2010 году[20][21]. Поезд сможет развивать скорость 120 км/ч., дальность пробега на одной заправке — 300—400 км. Прототип был испытан 18 февраля 2004 года[22].

В США эксплуатация локомотива на водородных топливных элементах мощностью 2 тыс. л. с. должна была начаться в 2009 году[23]. Локомотив создавался с 2003 года при участии Министерства обороны США (DoD) для нетактических военных целей и коммерческого использования[24].

В Дании водородный поезд курсирует между городами Vemb, Lemvig и Thyboron. Протяженность маршрута — 59 км, что ограничено ёмкостью водородных баков. Проект получил название Danish Hydrogen Train Project[25].

Разработки водородного железнодорожного подвижного состава также ведутся в Японии компаниями Hitachi[26] и Kinki Sharyo[27].

Институт транспорта и инфраструктурных систем Fraunhofer (Германия) создал прототип гибрида трамвая и автобуса. AutoTram оснащен водородным топливным элементом и маховиком, который заряжается при торможении и разгоняет вагон при старте. Прототип имеет длину 18 метров, но институт заявляет, что возможно создание 56-метровых вагонов вместимостью на 300 пассажиров. Топливный элемент производства компании Ballard Power Systems, маховик компании CCM Nuenen. 10 кг водорода хранится на крыше. AutoTram развивает скорость 60 км/ч.[28]

В Германии в 2020 г. пущен первый железнодорожный пассажирский состав на водородном топливе Coradia iLint. К 2021 г. запланирован пуск ещё 14 таких поездов[29].

Водный транспорт


Hydrogen challenger — германский танкер. Производит водород на борту из энергии ветра.
Для внедрения водородных топливных элементов в морской транспорт в Европе в 2003 году был создан консорциум FellowSHIP (Fuel Cells for Low Emissions Ships)[30]. В консорциум FellowSHIP входят компании Det Norske Veritas (DNV), Eidesvik Offshore, MTU CFC Solutions, Vik-Sandvik и Wärtsilä Automation Norway.

Также в Европе созданы:

  • Консорциум Fuel Cell Boat BV. В консорциум входят компании: Alewijnse, Integral, Linde Gas, Marine Service North и Lovers.
  • некоммерческая ассоциация Водорода и Топливных Элементов на Морском Транспорте (Marine Hydrogen & Fuel Cell Association MHFCA). В ассоциацию вошли 120 организаций. Цели ассоциации: разработка планов применения водорода на морском транспорте, установление контактов для совместных исследовательских проектов, определение приоритетов для развития, преодоление барьеров, разработка кодов, стандартов и правил использования водородных технологий в морских приложениях.

В Германии производятся подводные лодки класса U-212 с топливными элементами производства Siemens AG. U-212 стоят на вооружении Германии, поступили заказы из Греции, Италии, Кореи, Израиля. Под водой лодка работает на водороде и практически не производит шумов.

Испанская судостроительная компания Navantia, S.A. планирует начать производство подводных лодок класса S-80 с силовыми установками на PEM водородных топливных элементах мощностью 300 кВт. Водород производится на борту подводной лодки из этанола. Поставщик топливных элементов компания UTC Power (США). S-80 предназначены для охраны побережья. Применение водородных топливных элементов позволит сократить уровень шумов, и увеличить время нахождения под водой.

Эксплуатация Zemships началась летом 2008 года.

Исландия планирует перевести на водород все рыболовецкие суда. Для производства водорода будет использоваться геотермальная энергия и энергия ГЭС.[источник не указан 3206 дней

]

Авиация


Самолёт Boeing с силовой установкой на топливных элементах.
Первый пилотируемый полёт самолёта с силовой установкой на PEM топливных элементах мощностью 20 кВт. состоялся 3 апреля 2008 года[31]. Проект разрабатывался компанией Boeing и группой европейских компаний. Топливные элементы производства компании UQM Technologies (США).

Fraunhofer Institute (Германия) разрабатывает беспилотный вертолёт с силовой установкой на водородных топливных элементах. (Вес топливного элемента — 30 грамм. Мощность — 12 ватт.)[32].

Также беспилотные летательные аппараты на топливных элементах разрабатываются компаниями США и Израиля.

Вспомогательный транспорт

Вспомогательный транспорт, эксплуатируемый на ограниченных пространствах: складах, аэродромах, крупных промышленных фабриках, военных базах и т. д.

Наиболее активно водородные топливные элементы устанавливаются на складские вилочные погрузчики. Чуть менее половины новых топливных элементов, установленных в 2006 году на транспортные средства, были установлены на складские погрузчики. Замена аккумуляторных батарей на топливные элементы позволит значительно сократить площади, занимаемые аккумуляторными цехами. Для обслуживания аккумуляторов 12 погрузчиков требуется 370 кв. м., тогда как водородная заправочная станция занимает площадь 18,5 кв.м. (данные испытаний Wal-Mart). На заправку водородом одного погрузчика требуется всего около 2 минут.

Крупные распределительные центры площадью 90000 м² требуют 100—300 погрузчиков и по три комплекта аккумуляторов на каждый погрузчик. Аккумуляторы меняются по 300 раз в сутки. Крупные розничные торговые сети (Wal-Mart, Kroger, Target, Sysco, SuperValu, Ahold и т. д.) управляют парком 5000-20000 складских погрузчиков.

В 2009 году в США начался активный перевод складских погрузчиков на водород. Свои погрузчики на водород начали переводить компании: Nestle[33], розничная сеть H-E-B (Техас)[34], Anheuser Busch[35], Nissan[36], GENCO[37], Coca-Cola[38] и другие.

Другие виды транспорта


Велосипед с водородными топливными элементами производства китайской компании Shanghai Pearl. Экспорт в Испанию начался в мае 2008 года.
Водородные топливные элементы устанавливаются на велосипеды, мотоциклы, скутеры, подводные лодки и др.

Интерьер

Внутренняя часть автомобиля словно часть космического корабля – масса кнопок, экранов, датчиков и всякой другой всячины. Что интересно, японцы не решились тратить деньги на разработку двух вариантов компоновки интерьера – для европейского и для внутреннего рынка. Проблему с перестановкой руля они решили очень просто, разместив все важные информационные приборы посредине торпеды.

toyota mirai с водородным двигателем
Сама панель размещена впритык к лобовому стеклу и растянута по всей его ширине. Дальше от нее размещен массивный бортовой компьютер, который оснащен встроенной функцией навигатора. Ниже него есть еще один дисплей. А разделяют их два широких воздуховода. Такие же дублируются по бокам у зеркал, только с хромированной окантовкой в углу. Рулевое колесо тоже оснащено кнопками дистанционного управления. Ручки КПП в салоне нет – вероятнее всего, используется вариатор или АКПП. Динамики размещены в дверях, также как и кнопки управления электростеклоподъемниками. Рулевое колесо имеет удобный хват. В целом, компоновка салона очень эргономичная. И даже невзирая на массу кнопок (тем более что половина из них сенсорные), он не перегружен лишними элементами и в некоторой степени кажется аскетичным.

Типы установок

На данное время водородный генератор для автомобиля может быть укомплектован тремя разными по типу, характеру работы и продуктивности электролизёрами:

  1. Простой, цилиндрического типа. Создает 700 миллилитров газа за минуту. Такой продуктивности достаточно для двигателей с объёмом работы до 1,4 литров.
  2. С ячейками раздельного типа. Является наиболее эффективным по типу конструкции и продуктивности. Выход газа превосходит 2 литра за минуту. Такой объём дает возможность использовать его на грузовом транспорте.
  3. Электролизёр с пластинами открытого типа. Данная конструкция обеспечивает добавочное охлаждение системе, благодаря чему может применяться при непрерывной эксплуатации агрегата. Выход газа изменяется количеством пластин реактора.
автомобиль

Первый вид конструкции вполне достаточен для большинства карбюраторных двигателей. Отсутствует необходимость в установке сложной электронной схемы регулятора продуктивности газа, да и сама сборка подобного электролизёра не представляет трудности.

Для намного мощнее машин предпочтительна сборка второго типа реактора. А для двигателей, работающих на дизеле, и большегрузных машин применяют Третий тип реактора.

Лучшие трассы для профессионалов

В таблице упоминаются трассы, предназначенные для опытных лыжников и сноубордистов.

Название курорта Названия и номера трасс
Бобровый лог №1, №1, №5, №6
Шерегеш Сектор А
Красная Поляна, Газпром Склон Альпика
Домбай 4-я и 5-я очередь ККД
Большой Вудъявр 15, 16
Холдоми Анаконда
Архыз №14
Губаха Обратка Чегета

Водородные двигатели будущего

  • Новое сотрудничество в автомобильном секторе начали General Motors (GM) и Honda Motor. Обе компании планируют совместно разрабатывать водородные топливные элементы в течение следующих семи лет. Обмен ноу-хау поможет снизить затраты на технологии и делает основной целью реагирование на увеличение объёма глобальных требований, предъявляемых к сокращению выбросов, стандарт «Евро-4» имеет строгие рамки.
  • Силовая установка автомобиля может послужить и электростанцией для дома, обеспечивая его энергией в течение 5 дней.
  • Каждый производитель в ближайшее время рассчитывает продавать минимум тысячу экокаров за год, ожидаемая цена 97000 $.
  • К 2050 году водород как источник топлива покроет треть производимой энергии.

А вот Илон Маск (глава SpaceX и Tesla) к новому топливу относится крайне критично, считая его создание маркетинговым ходом. Маск заявил, что использование технологий не решит реальных транспортных проблем и что в литий-ионных батареях плотность хранения энергии превышает все водородные разработки. А как думаете вы?

Укажите насколько полезна была Вам эта статья!!!:

Обязательная продуктивность

Для того чтобы можно было на самом деле экономить горючее, водородный генератор для автомобиля должен каждую минуту генерировать газ из расчёта 1 литр на 1000 объёма работы мотора. Исходя из таких требований выбирается кол-во пластин для реактора.

автомобиль

Для увеличения поверхности электродов нужно провести отделку поверхности шлифовальной бумагой в перпендикулярном направлении. Подобная обработка очень важна – она повысит площадь для работы и даст возможность избежать «прилипания» пузырьков газа к поверхности.

генератор

Последнее приводит к изоляции электрода от жидкости и мешает нормальному электролизу. Также необходимо помнить, что для правильной работы электролизёра вода должна быть щелочной. Катализатором послужит обыкновенная сода.

Термический реактор Росси

Итальянский изобретатель Андреа Росси при поддержке научного консультанта физика Серджо Фокарди, провели эксперимент:

В герметичную трубку поместили насколько грамм никеля (Ni) добавили 10% алюмогидрида лития, катализатор и заполнили капсулу водородом (Н2). После нагрева до температуры порядка 1100-1300оС, парадоксально, но трубка оставалась в горячем состоянии на протяжении целого месяца, а выделенная тепловая энергия, в несколько раз превышала затраченную на нагрев!

Водород - топливо будущего Игорь Дабахов

На семинаре в Российском университете дружбы народов (РУДН) в декабре 2014 года, было доложено об успешном повторении этого процесса в России:

Водород - топливо будущего Игорь Дабахов

По аналогии выполнена трубка с топливом:

Водород - топливо будущего Игорь Дабахов

Выводы по эксперименту: выделение энергии в 2,58 раза больше затраченной электрической энергии.

В Советском Союзе работы по ХЯС велись с 1960 года в некоторых КБ и НИИ по заказу государства, но с “перестройкой” финансирование прекратилось. На сегодняшний день эксперименты успешно проводятся независимыми исследователями – энтузиастами. Финансирование осуществляется на личные средства коллективов граждан России. Одна из групп энтузиастов, под руководством Самсоненко Н.В., работает в здании «Инженерного корпуса» РУДН.

Ими был проведен ряд калибровочных тестов с электронагревательными приборами и реактором без топлива. В этом случае, как и следовало ожидать, выделяемая тепловая мощность равна подводимой электрической мощности.

Основная проблема – спекание порошка и локальный перегрев реактора, из-за чего нагревательная спираль перегорает и даже сам реактор может прогореть насквозь.

Водород - топливо будущего Игорь Дабахов

Но А.Г. Пархомову, удалось сделать длительно работающий реактор. Мощность нагревателя 300 Вт, КПД=300%.

И где же водородный двигатель?

А теперь вернемся к началу статьи. Какой же двигатель у грузовиков Nikola? Да и вообще у автомбилей с ТЭ?

Прежде чем ответить, зададим другой вопрос: что такое двигатель? Большая Советская Энциклопедия (БСЭ) дает строгое определение: двигатель – это энергосиловая машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. Согласна с этим и современная Википедия – куда ж ей без БСЭ?

Так вот: в автомобилях с ТЭ в механическую работу преобразуется электрическая энергия. Двигатель у этих транспортных средств – электрический. А электричество вырабатывает электрохимический генератор – те самые водородные топливные элементы.

А коль двигатель электрический, значит, речь об электромобиле? Именно так. Это электромобиль с автономной электростанцией на борту.

Число водородных заправок будет расти Число водородных заправок будет расти

Можно представить и формальные, если хотите – юридические доказательства. Читаем внимательно Международный стандарт IEC/TS62282–1:2010 «Технологии топливных элементов. Часть 1. Терминология». В нем дается четкое определение транспортного средства на топливных элементах (ТСТЭ). По-английски – fuel cell vehicle (FCV).

Цитируем: «ТСТЭ представляет собой электрическое транспортное средство (электромобиль), в котором энергетическая система на топливных элементах подает питание на электродвигатель для приведения транспортного средства в движение».

Прикажете открыть национальный стандарт? Легко! Вот ГОСТ Р 54811–2011 «Электромобили. Методы испытаний на активную и пассивную безопасность». Там дается следующее определение электромобилей (снова цитируем):

• п. 3.8. «Электромобиль (ЭМ): колесное транспортное (автотранспортное) средство категорий М1 и N1 по ГОСТ Р 52051, приводимое в движение одним или несколькими электрическими двигателями, получающими энергию от аккумуляторных батарей, емкостных накопителей и (или) топливных элементов, предназначенное для эксплуатации на автомобильных дорогах общего пользования и на дорогах, специально предназначенных для ЭМ»;

• п. 3.10. «Электромобиль с топливными элементами: ЭМ, электрическая энергия для движения которого вырабатывается топливными элементами, установленными на ЭМ, и может накапливаться в тяговых аккумуляторных батареях или емкостных накопителях энергии, также установленных на ЭМ».

Так что как ни крути, Nikola One, Two и Tre – электромобили. И двигатели у них – электрические, а не водородные.

А вот у описанного выше BMW H2R двигатель действительно водородный. Потому что это ДВС, работающий на водороде. Точно так же, как ДВС, работающий на бензине, мы назовем бензиновым двигателем, на дизельном топливе – дизельным, а на метане – газовым.

Список использованной литературы

  • Кузык Б. Н., Яковец, Ю. В. «Россия: стратегия перехода к водородной энергетике» 2007
  • Козлов С. И. «Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы» 2009
  • Сивухин Д. В. «Общий курс физики» 1975

Отопление дома газом Брауна

Водород является самым распространенным химическим элементом, поэтому экономически выгодно его использовать.

Для многих владельцев домов и дач часто встает вопрос, как получить «чистую» и дешевую энергию для нужд в быту. Ответ можно найти в таких инновациях, как водогенератор для отопления жилища.

Ученые, благодаря своим разработкам, позволили многим использовать такое устройство для получения газа. Установка способна генерировать водород (газ Брауна) и этот газ будет использован для получения энергии.

Можно это соединение представить химической формулой, как hho. Данный газ можно получить из воды с помощью метода электролиза. Есть много примеров в жизни, когда люди хотят свой дом отапливать оксиводородом. Но чтобы этот вид топлива получил популярность, надо сначала научиться получать его (газ Брауна) в бытовых условиях.

Пока еще нет технологии водородного отопления частного дома, которая была бы достаточно надежной.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь разъясняет, как сделать водородный генератор своими руками:

Еще средневековый ученый Парацельс во время одного из своих экспериментов заметил, что при контакте серной кислоты с феррумом образуются воздушные пузырьки. В действительности то был водород (но не воздух, как считал ученый) – легкий бесцветный газ, не имеющий запаха, который при определенных условиях становится взрывоопасным.

В нынешнее время
отопление водородом своими руками

– вещь весьма распространенная. Действительно, водород можно получать практически в неограниченном количестве, главное, чтобы были вода и электроэнергия.

Как сделать по схеме сухой генератор водорода своими руками

Такой способ отопления был разработан одной из итальянских компаний. Водородный котел работает, не образуя никаких вредных отходов, из-за чего считается самым экологическим и бесшумным способом обогрева дома. Инновация разработки в том, что ученым удалось добиться сжигания водорода при относительно низкой температуре (порядка 300ᵒС), а это позволило изготавливать подобные отопительные котлы из традиционных материалов.

Как сделать по схеме сухой генератор водорода своими руками

При работе котел выделяет только безвредный пар, и единственное, что требует затрат – это электроэнергия. А если совместить такое с солнечными панелями (гелиосистемой), то эти расходы можно и вовсе свести к нулю.

Как же все происходит? Кислород вступает в реакцию с водородом и, как мы помним из уроков химии в средних классах, образует молекулы воды. Реакция провоцируется катализаторами, в результате выделяется тепловая энергия, нагревающая воду примерно до 40ᵒС – идеальной температуры для «теплого пола».

Регулировка мощности котла позволяет добиться определенного температурного показателя, необходимого для отопления помещения с той или иной площадью. Также стоит отметить, что такие котлы считаются модульными, т. к. состоят из нескольких независимых друг от друга каналов. В каждом из каналов имеется упомянутый выше катализатор, в результате в теплообменник поступает теплоноситель, уже достигший необходимого показателя в 40ᵒС.

Перспективы водородных ДВС

На данный момент к категории водородных моторов относятся как силовые агрегаты, которые функционируют на водороде, так и двигатели, использующие в работе водородные топливные ячейки. По мнению специалистов, водородные двигатели сегодня следует рассматривать, как единственно приемлемую с экологической точки зрения энергию.

Перед учёными в настоящее время стоит задача разработки наиболее приемлемой инфраструктуры, а также определения высокоэффективного способа добычи нестандартного вида топлива. Немаловажное значение придаётся подготовке документации, регламентирующей вопросы транспортирования, хранения и эксплуатации водорода.

Динамика и затраты эксплуатации

Производитель говорит, что по динамическим характеристикам Toyota с водородным двигателем ничем не отличается от своих бензиновых аналогов. Разгон с нуля до «сотни» оценивается в 9 секунд. При этом инженеры отмечают низкую себестоимость поездок.

toyota с водородным двигателем
Цена заправки бака за 1 километр составит всего 10 центов. Таким образом, чтобы проехать машине сотню километров, нужно потратить всего 10 долларов. А заправить авто можно всего за 5 минут.

Будущее водородных двигателей

Применение H2 открывает большие перспективы и не только в автомобильной сфере. Водородные двигатели активно применяются на ж/д транспорте, на самолетах и вертолетах. Также они устанавливаются на вспомогательной технике.

Интерес к разработке таких моторов проявляют многие концерны, о которых уже упоминалось выше — Тойота, БМВ, Фольксваген, Дженерал Моторс и другие.

Уже сегодня на дорогах встречаются реальные автомобили, которые работают на водороде. Многие из них рассмотрены выше — БМВ 750i Hydrogen, Хонда FSX, Тойота Mirai и другие.

К работе подключились почти все крупные концерны, которые пытаются найти свою нишу на рынке.

Главным недостатком остается высокая цена H2, нехватка АЗС, а также дефицит квалифицированных работников, способных обслуживать такую технику. Если имеющиеся проблемы удастся решить, машины с водородными двигателями обязательно появятся на наших дорогах.

Виды электролизеров

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

Сухие

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

Проточные

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

Как сделать по схеме сухой генератор водорода своими рукамиРис 5. Конструкция проточного электролизера

Принцип работы устройства следующий:

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

Мембранные

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

Как сделать по схеме сухой генератор водорода своими рукамиРис 6. Электролизер мембранного типа

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

Диафрагменные

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

Как сделать по схеме сухой генератор водорода своими рукамиКонструкция диафрагменного электролизера

Пояснение:

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

Щелочные

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

На тематических форумах советуют использовать гидроксид натрия (NaOH), который, в отличие от пищевой соды (NaHCO3), не разъедает электрод. Заметим, что у последней имеются два весомых преимущества:

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

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

Генерация водорода из глубин Черного моря

Бог одарил землю Крыма не только красивейшей и разнообразной природой, но и достаточными запасами различных ископаемых, в том числе и углеводородов. Но наш полуостров буквально “купается” в самом большом на планете водном хранилище природных газов, коим является Чёрное море.

Глубинные слои – ниже 150м, состоят из водородосодержащих соединений, основную часть которых составляет сероводород. По приблизительным оценкам, общее содержание сероводорода в Черном море может достигать 4.6 млрд. т, что, в свою очередь, служит потенциальным источником 270 млн. т водорода!

Запатентованы несколько способов разложения сероводорода с получением водорода и серы (H2S <=> H2 + S – Q), включающий контактирование сероводородсодержащего газа через слой твердого материала, способного разлагать его с выделением водорода и образованием серосодержащих соединений на поверхности материала, при давлении 15 атмосфер и температуре 400oС.

Наиболее перспективным, представляется разработка специальных гидрофобных мембран-фильтров, отделяющих водород от других газов прямо на глубине. Ведь мельчайшие из молекул легко просачиваются через металлы и даже в гранитных массивах живут колонии бактерий питающихся водородом!

Давайте помечтаем… Представим себе, что лет через десять на одном из мысов южного побережья Крыма, где морское дно резко понижается до глубин более 200 метров, будет построена небольшая станция. Из моря к ней протянутся рукава труб, на концах которых будут находиться сепараторы сероводорода. Водород после очистки поступит в сеть заправок автотранспорта и на когенераторную теплоэлектростанцию. Рядом с заводом разместиться ферма, где в водородной атмосфере будут выращивать анаэробные микроорганизмы, митоз которых происходит на порядок быстрее их обычных собратьев. Из их биомассы будут производить корм для скота и удобрения.

Мир неумолимо вступает в водородную эру!

Советник президента РФ академик РАН Сергей Глазьев подчеркивал: “Каждый из экономических циклов Кондратьева характеризуется своим энергоносителем: сначала дрова (органический углерод), уголь (углерод), потом нефть и мазут (тяжелые углеводороды), затем бензин и керосин (средние углеводороды), сейчас газ (легкие углеводороды), а основным энергоносителем следующего экономического цикла должен стать чистый водород!”

Применения водорода обширны, многогранны, энергетически выгодны, экологичны, и очень перспективны. Уже наши дети будут ездить на серийных автомобилях на водороде, использовать алмазные микропроцессоры, сделанные по водородной технологии, металлический водород совершит революцию в космонавтике, а развитие реакторов Росси – в энергетике!

Признание теории изначально гидридной Земли (В.Н.Ларина) приведёт к открытию ископаемых месторождений Н2, что сильно удешевит его получение. И не смотря на сопротивление “удушающих” Землю вредными выбросами нефтяных лоббистов, мы неизбежно вступаем в водородную эру!

Современный водородный генератор: 5 его положительных качеств

генератор

Водородный генератор отличается по размеру и качеству материалов, которые использовались во время его изготовления Раньше дома за городом можно было обогревать лишь одним способом – растапливали печь дровами или углем. Сегодня же для отапливания приватного дома применяют многообразное горючее: дизель, мазут, сетевой газ, электричество. Однако с ростом расценок на горючее большинство владельцев домов пытаются найти не дорогой способ теплоснабжения. Одним из них считается обыкновенная вода, которую применяет водородный генератор для образования подобного топлива, как водород. Водород считается неиссякаемым энергетическим источником. Можно использовать его не только для обогревания помещений, но и для автомобиля.

Источники:

  1. Основы гипотезы В. Н. Ларина. Hydrogen Future
  2. Водородная_дегазация_Земли.
  3. «Таинственный остров» Бориса Шелища. Водородный двигатель в блокадном Ленинграде.
  4. Автореферат диссертации А.Ю.Раменского 1982г.
  5. В России проектируют электросамолет.
  6. ПОДВОДНАЯ РАКЕТО-ТОРПЕДА ВА-111 «ШКВАЛ».
  7. Ракетные мастодонты: Ракеты ценой в город. Александр Грек. Популярная механика. №11, Ноябрь 2003.
  8. Если металлический водород будет стабильным, то наступит ракетная и космическая революция!
  9. Независимое воспроизведение реактора холодного синтеза Андреа Росси в России.
  10. Journal of Nuclear Physics Focardi S, Gabbani V, Montalbano V, Piantelli F, Veronesi S (November 1998). «Large excess heat production in Ni-H systems». Il Nuovo Cimento A 111 (11): 1233–1242
  11. Способ разложения сероводорода. Авторы патента: Старцев А.Н., Пармон В.Н., Ворошина О.В., Захаров И.И., Пашигрева А.В.
  12. Генераторы водорода для отопления дома.
  13. Водородная бомба у нас под ногами. Нейромир.
  14. Теория изначально гидридной Земли. Водородная дегазация и ее влияние на озоновый слой. Сывороткин В.Л., МГУ

При использовании материалов статьи активная ссылка на tart-aria.info с указанием автора обязательна.

www.copyright.ru

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Какие автомобили, использующие водород, уже выпускаются

Производством машин на водородном топливе занимаются такие ведущие мировые автомобилестроительные компании, как BMW, Mazda, Mercedes, Honda, MAN и Toyota, Daimler AG и General Motors. Среди опытных моделей, а у некоторых производителей уже и мелкосерийных, имеются автомобили, функционирующие только на водороде, или с возможностью использования двух видов топлива, так называемые гибриды.

Уже выпускаются такие модели водородомобилей, как:

  • Ford Focus FCV;
  • Mazda RX-8 hydrogen;
  • Mercedes-Benz A-Class;
  • Honda FCX;
  • Toyota Mirai;
  • Автобусы MAN Lion City Bus и Ford E-450;
  • гибридный автомобиль на два вида топлива BMW Hydrogen 7.

Сегодня можно сказать определённо, что, несмотря на имеющиеся трудности (новое всегда с трудом пробивает себе дорогу), будущее принадлежит более экологичным автомобилям. Автокары, работающие на водородном топливе, составят достойную конкуренцию электромобилям.

1 комментарий

  • Игорек says:
    А где их заправлять? В наше стране-бензоколонке не скоро от бензин откажутся, как бы это дорого и вредно не было.

Водородный генератор: его плюсы и минусы

Сегодня электролизёр считается таким же привычным устройством, как к примеру, плазменный резак или ацетиленовый электрический генератор. Подобная электролизная установка, работающая на воде (печка), стала весьма популярной, ее используют для обогрева приватных домов, а еще ставят на мотоцикл или авто для экономии топлива.

Водородный генератор является чистым в экологическом плане топливом, единственным отходом, который он формирует, содержится вода. Она выделяется в газообразном состоянии и известна нам, как пар перегретый. А он, со своей стороны, никакого вредного воздействия на внешнюю среду не оказывает.

Данное устройство обладает и остальными хорошими положительными качествами, но также и минусами. Очень важный минус – это его взрывоопасность. Однако выполняя все предосторожности и правила безопасности, получиться избежать плохих последствий.

Водородный реактор имеет собственные положительные качества:

  • Не прекращает работу на воде;
  • Экономит электричество;
  • Является чистым в экологическом плане;
  • Большой коэффициэнт полезного действия;
  • Легкость эксплуатации.

Этот прибор HHO можно купить уже готовый в специальном магазине, стоит он будет, естественно не так уж и дешево. Однако можно создать его и собственными руками из доступных деталей, сэкономив при этом очень хорошую сумму. Однако ему необходима защита от воды и отдельный домик для хранения.

Авто на воде собственными руками: чертежи (видео)

Сейчас, водородный генератор – это не просто плод воображения, а на самом деле реальное устройство, которое сможет помочь прекрасно нагреть ваш дом, а еще снизит затраты бензина для автомобиля. Также водород считается неопасным для атмосферы.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...