Первые опыты применения водорода в качестве моторного топлива относятся еще к 1920-м гг., когда газ, предназначенный для наполнения дирижаблей, использовался также для питания двигателей воздушного корабля. В период Великой Отечественной войны в Ленинграде, отрезанном от поставок жидкого топлива, отработавший в аэростатах водород успешно использовался для двигателей передвижных электростанций. Эксперименты по использованию водорода как моторного топлива проводились также в послевоенные годы, однако не получили развития главным образом из-за того, что практической потребности в замене нефтяных топлив в то время еще не было.
Интерес к этой тематике активизировался в 1970-80-е годы, что было в значительной степени связано с энергетическим кризисом, обусловленным сокращением поставок ближневосточной нефти. В этот период были проведены успешные разработки и созданы демонстрационные образцы автомобилей, работающих на водородном топливе. В настоящее время также ведутся работы в этом направлении. Например, фирма BMW планирует начать с 2010 года серийный выпуск автомобилей модели 750 hL с 12-цилиндровым двигателем мощностью 204 л.с., работающим на водороде (несколько автомобилей было изготовлено для выставки ЭКСПО ‘2000). Для хранения топлива используется криогенный бак с запасом, обеспечивающим пробег без дозаправки 320 км.
Водород можно было бы считать идеальным топливом, учитывая его высокую теплоту сгорания, неиссякаемые запасы, экологичность: выхлоп содержит только чистейший водяной пар (без оксидов углерода, сажи и дыма). Однако эти положительные свойства водорода при применении в качестве топлива имеют и обратную сторону. Прежде всего, хотя водород и является самым распространенным на Земле элементом, в свободном виде он отсутствует. Основное (по количеству) водородосодержащее вещество - вода. Для выделения из нее водорода требуется затратить такое количество энергии, которое превысит полученное при сжигании этого топлива в двигателе.
Теплота сгорания водорода в расчете на единицу массы действительно почти втрое превышает соответствующую величину для жидких топлив. Но для сжигания 1 кг водорода требуется также почти втрое больше кислорода. Следовательно, теплота сгорания единицы объема стехиометрической (содержащей минимально необходимое количество кислорода) водородовоздушной смеси даже ниже, чем у жидких и газообразных углеводородных видов топлива. То есть при внешнем смесеобразовании, типичном для бензиновых ДВС, и одинаковом КПД водородный двигатель даст почти на 20% меньшую мощность, чем бензиновый или газовый. Низкая теплота сгорания водородовоздушной смеси обусловлена большим удельным объемом водорода, поэтому если подавать водород в цилиндр после закрытия впускного клапана, то соотношение газов можно оптимизировать. Это предполагает хранение и подачу водорода под давлением и специальную конструкцию системы подачи топлива.
Наконец, тезис о полной безвредности выхлопа водородного двигателя также требует некоторой корректировки. Действительно, при сжигании водорода в кислородной среде образуется только водяной пар. Однако при сгорании водородовоздушных смесей, как и углеводородных топлив, окисляется атмосферный азот, образуя весьма вредные оксиды NO и NO2. Их количество может оказаться даже выше, чем у бензинового двигателя (при прочих равных условиях), в связи с более высокими температурами в зоне горения. К тому же, пока нет еще опыта наблюдений, связанных с интенсивным выбросом в атмосферу водяного пара. Следует также отметить неизбежный расход смазочного масла на угар.
Приобететение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.