Водень в автомобілях небезпеки і складності використання
Плюси і мінуси використання водню в якості автомобільного палива
Начин 21-го століття, ніби і начин XX століття, це пора змін. Знову перед населенням Землі замаячила технологічна революція і знову головне пункт в ній займають автомобілі. Ніби і сто років тому швидкими темпами почали розвиватися альтернативні види транспорту, не пов'язані зі звичними нам двигунами внутрішнього згоряння. Все частіше можна бачити на дорогах гібриди (які приводяться в рух електродвигуном і ДВЗ), в розвинених країнах входять в ужиток електрокари і зовсім недавно, якихось 7-10 років тому, вчені та інженери пророкували велике майбутнє автомобілів з ДВС, що працює на самому поширеному елементі у всесвіті- водні. Все це людство проходило на початку минулого століття. А тому, знову підтверджує свою актуальність поширене афоризм: «Все нове-це непогано забуте старе».
Зараз Планета переживає новоспечений криза, нафтової. Лише пов'язаний він не з дефіцитом чорного золота, що став на 100 років локомотивом розвитку людства, а з перенасиченістю даного виду товару на ринку. Це, можливо і їсти той первісний сигнал, який свідчить про те, що «нафтовій століття» добігає кінця. Ніби говориться, кам'яний століття закінчився не тому, що закінчилися камені. Тому так важливо розвивати запасний план на випадок якщо ...
21 століття, в автомобільному світі, буде століттям поширення технологій майбутнього. Однак не всім новим технологіям судилося виграти в природному відборі. І так, менш десяти років тому єдиною реальною альтернативою викопним видам палива був водень. Пройшли роки, а ніяких серйозних зрушень в цьому напрямі зроблено не було. Навиворіт, аутсайдер того часу-електрокар, з пішаків перейшов в дамки, з появою Tesla і розробкою ними вельми надійних і прогресивних акумуляторів всім стало ясно-електричні автомобілі-це всерйоз і надовго.
Чому так вийшло? Адже водневий ДВС був практично ідеальним способом приводити в рух автомашина. Він не вимагав великих вкладень в розробку нового агрегату, водень може використовуватися в якості палива в звичайному двигуні внутрішнього згоряння. За даними статистики, в разі використання водневого палива потужність мотора впаде до 82-65%, в порівнянні зі звичайним бензиновим мотором. Однак внісши невеликі зміни в систему запалювання потужність того ж двигуна збільшиться до 118%.
Екологічність такого виду палива також не піддається сумнівам. Остання серійна розробка японської автомобілебудівної корпорації Toyota довела, що «вихлоп» водневого автомобіля можна ... тягнути. Це продемонстрував самісінький зарубіжний автожурналісти. Зробивши кілька ковтків води з вихлопної труби Toyota Mirai, він сказав, що на смак вода цілком собі навіть нічого, дистильована, без домішок.
Наступний фактор про водневих двигунах (його можна побічно знаходити таким). Історично так склалося, що воднем заправляли піонерів серед ДВС. Початковий водневий двигун був побудований французьким конструктором, Франсуа Ісаак де Ріваз аж в 1806 році.
Не забудемо і героїчні часи історії нашої країни. У блокадному Ленінграді на водень було переведено понад 500 автомобілів. І вони без особливих проблем несли свою непросту службу.
Четвертий фактор говорить за доцільність використання речовини з формулою H2- його колосальна поширеність. H2 можна отримувати навіть з відходів і стічних вод.
П'ятий фактор. Водень може використовуватися не лише в ДВС. Технології також дозволяють його застосовувати в так званому паливному елементі.
Паливний елемент відокремлює самісінький електрон в атомі водню від одного протона і використовує електрони для отримання струму електрики. Це електрику здатне живити двигун в електрокарі. У паливних елементах також не використовується викопне паливо, вони не забруднюють середовище. І головне вони безпечні, водень не може мимовільно випарується з них, здавалося б, ідеальний наступник двигуна внутрішнього згоряння в якості джерела енергії для автомобілів 21-го століття.
Чимало плюсів, чи не так? І вони дуже вагомі. Однак чому тоді досі ми не бачимо мільйони водневих самохідних екіпажів кругом нас? На то їсти свої причини, і вони також дуже важливі.
Давайте розглянемо кожний з них, в тому числі серйозні небезпеки, які можуть бути пов'язані з водневої енергетикою.
Мінус номер один. Зрозуміло, водню самий загальнопоширений елемент у всьому Всесвіті, проте на Землі в чистому вигляді газоподібний водень знайти практично неможливо. Цей газ надзвичайно легкий. Тому в чистому вигляді він скоро підніметься до верхніх шарів атмосфери і піде далі в безповітряний простір.
У переважній кількості випадків атоми водню пов'язані з іншими типами атомів в різноманітні молекули, які утворюють різні речовини. Так, H2O, більш відома ніби вода або СН4, також популярний ніби метан, обидва містять молекули водню.
Тому, перш ніж він може бути використаний в якості палива, водень, спочатку повинен бути витягнутий з цих речовин, а потім переведений в особливий стан, ніби правило, в неміцний особа.
Наступною ланкою в цепочке- йде відсутність розвиненої мережі водневих заправок. Вартість обладнання для таких заправних станцій в рази вище, ніж у звичайної АЗС. Існує різні проекти для водородозаправляющіх станцій, від класичних АЗС, до приватних мінізаправок. При сьогоднішньому розвитку суміжних технологій, всі ці проекти надзвичайно дорогі і буде небезпечні.
Чи існують небезпеки, пов'язані з наявністю великої кількості чистого водню в одному місці? Безумовно, зрозуміло. Коли неміцний водень зберігається в резервуарах, це відносно безпечно, однак варто йому просочиться в навколишнє середовище, ніби він перетворюється в гримучу змішання (гримучий газ).
В плюсах ми відзначили, що воднем можна заправляти автомобілі зі звичайним двигуном внутрішнього згоряння (в домашніх умовах не повторювати! НЕБЕЗПЕЧНО.), Проте звичайний двигун пропрацює на чистому водні недовго. Він скоро зламається. При згорянні водневої суміші виділяється більше тепла, ніж при згорянні бензину, це може призвести до перегріву клапанів і поршнів при роботі двигуна під високими навантаженнями. Крім цього під впливом високих температур, H2 може впливати на мастила і матеріали двигуна, що призведе до підвищеного зносу робочих частин мотора.
Паливні комірки. Ці безпечні елементи також не уникли тернистого шляху проб і помилок. Ніби і з заправними станціями і двигунами ДВС, все впирається у вартість застосовуваних технологій.
Наведемо приклад, як каталізатор в паливних елементах використовується платина. Уявляєте вартість цієї деталі.
Хороша новинка в цьому дорогому справі полягає в тому, що вчені безперервно шукають заміну дорогоцінного металу. Розробляються нові технології, тестування проходять сучасні матеріали. В результаті паливні елементи майбутнього можуть знизити собівартість в 1000 самісінький і більш.
І нарешті, очолює наш список мінусів водневих технологій- смертельні небезпеки, пов'язані з рідким і газоподібним воднем.
Очолює список проблем спалах водню. У присутності окислювача - кисню, водень може зайнятися, часом загоряння відбувається у вигляді вибуху. Згідно з дослідженнями, для займання водню, буде однією 10-ї частини енергії, необхідної для займання бензину. Простіше кажучи, буде іскри статичної електрики для того, щоб гримучий газ спалахнув.
Ще одна проблема полягає в тому, що полум'я водню почитай невидимо. При загорянні водню полум'я так тьмяно, що з ним не етак- то запросто битися.
Ще одне летальну властивість водорода- він може призвести до задухи. H2 не отруйний, однак якщо ви будете дихати чистим воднем можна задихнутися запросто тому, що ви будете позбавлені кисню. Гірше того, неможливо розпізнати, що концентрація водню в повітрі висока, тому що він невидимий і не має запаху і запаха- так само, ніби і кисень.
І нарешті, ніби і будь-який скраплений газ-водень має дуже низьку температуру. При витоку з бака і безпосереднім контактом з відкритими ділянками тіла людини він призведе до серйозного обмороження.
Справді водень ніби небезпечний?
Насправді не всі так погано. Оскільки газоподібний водень надзвичайно легкий, при витоку він скоро розсіється в атмосфері. Тоді і гримучої суміші не вийде, і небезпека вибуху буде зведена до мінімуму.
Що стосується небезпеки задухи - така проблема може бути лише в замкнутому просторі, так, в гаражі. Якщо витік водню відбувається на відкритому повітрі, його концентрація буде невеликою і не небезпечною для життя.
І наостанок, найвідоміші водневі автомобілі сучасності:
Honda FCX Clarity
