Проблема применения водорода в качестве транспортного топлива уже длительное время привлекает внимание. Объясняется это тем, в частности, что водород имеет наиболее высокую теплоту сгорания, хорошо воспламеняется, быстро и полностью сгорает, продукты сгорания даже при использовании в качестве окислителя атмосферного воздуха могут быть практически безвредными в экологическом отношении. Запасы водорода в природе практически неограниченны.[ ...]
Однако применение водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей вследствие ряда его физико-химических свойств серьезно затрудняется. Водород имеет низкую плотность. И, несмотря на то, что в единице массы водород содержит почти в 3 раза больше тепловой энергии, чем известные ископаемые топлива, острой является проблема размещения необходимого количества водородного топлива на автомобиле: Требуется большой объем тары (1м3 водорода в нормальном состоянии имеет массу всего 90 г). Экспериментально доказана реальная возможность работы двигателя на сжатом водороде. Установлено, что один баллон с водородом, сжатым до давления 14 МПа, имеет массу 57 кг, а масса водорода при этом составляет лишь 0,45 кг. При удельной теплоте сгорания водорода 55 кДж/кг для получения количества тепловой энергии, выделяемой при сжигании 75 л бензина, на автомобиле надо иметь 40 таких баллонов со сжатым водородом. Масса тары для топлива - более 2т. Это практически полностью исключает такой вариант применения водорода в качестве автомобильного топлива.[ ...]
При использовании сжиженного водорода (1м3 сжиженного водорода имеет массу уже 80 кг) для получения количества тепловой энергии, эквивалентного количеству энергии, полученной при сжигании 75 л бензина, потребуется изотермический баллон вместимостью 275 л (масса водорода при этом составит 20 кг).[ ...]
Одной из проблем применения жидкого водорода является проблема обеспечения низких температур, при которых он должен храниться (-253 °С).[ ...]
В качестве перспективного варианта использования водорода рассматривается вариант, связанный с аккумулированием его в составе металлогид-ридов (как способ хранения) с последующим высвобождением его перед употреблением. Этот способ основан на способности некоторых металлов накапливать водород (атомы последнего внедряются между атомами металла, не образуя прочных химических соединений). При этом может достигаться довольно высокая плотность хранения водорода. Например, у гидрида титана плотность водорода при достаточном насыщении может быть вдвое выше по сравнению с жидким водородом. Для того чтобы гидрид начал отдавать водород, его необходимо подогревать. Для гидрида титана необходимая для обеспечения интенсивной отдачи водорода температура составляет 350—400 °С. Гидрид в виде сплава титана с железом отдает водород уже при 80 °С, но массовый его выход его при этом низкий. Недостатком систем с использованием гидридов является их большая масса.[ ...]
Водород обладает способностью хорошо смешиваться с другими газами, в частности с воздухом. Смесь газообразного водорода с кислородом воздуха в широком диапазоне концентраций взрывоопасна, поэтому требуется полная герметизация топливоподающей системы и специальная система, исключающая утечки водорода при заправке автомобиля.[ ...]
Скорость распространения фронта пламени при сгорании водорода в 5-6 раз выше, чем при сгорании бензина. Это повышает вероятность детонационного сгорания, приводит к большим механическим и тепловым нагрузкам на детали кривошипно-шатунного механизма двигателя.[ ...]
Для современных конструкций двигателей наиболее эффективно использование водорода в качестве добавки к бензино-воздушной смеси. При этом не требуется серьезных изменений в конструкции топливной системы и системы двигателя в целом. С другой стороны, добавка водорода в широких пределах активизирует рабочий процесс в двигателе.[ ...]
Согласно исследованиям ряда специалистов, добавка 5% водорода уменьшает требования к октановому числу на 10%. Опытная эксплуатация автомобиля на бензиноводородной смеси показала, что индикаторный КПД двигателя с оптимальными добавками водорода увеличивается на 25%, эксплуатационный расход топлива уменьшается на 25-40%. При работе двигателя на холостом ходу практически исключается выброс токсичных веществ с отработавшими газами.[ ...]
Вернуться к оглавлению