Библиотечка юного химика. Читаем о химии с интересом. Перспективы использования водородного двигателя

Зябкина О.А., учитель химии МБОУ Митрофановской СОШ Библиотечка юного химика. Читаем о химии с интересом.  Перспективы использования водородного двигателя Последний энергетический кризис прокатился по миру в далеком 2008 году, и может показаться, что проблем с количеством нефти уже не возникает: нормы выработки становятся больше, а цена – ниже. Но несмотря на это, никто не может   отрицать   того,   что   запасы   топлива   на   планете   уменьшаются. Автомобильные   концерны   оплачивают   исследования   и   разработки альтернативных   видов   топлива.   Двигатель   Риваза,   работающий   на   воде, появился еще в начале XIX века. Изобретение было представлено в 1806 году и являлось первым двигателем внутреннего сгорания, обогнав бензиновые и газовые   двигатели.   Разработчики   долгое   время   пытались   продолжить разработку в этом направлении, но для того, чтобы провести электролиз и получить необходимое количество энергии требовалось много электричества, что   делало   такой   вид   топлива   нерентабельным.   В   конце   концов,   это   в сочетании с взрывоопасностью и поставило точку на исследованиях. Возврат к водороду произошел в конце 50­х гг. прошлого века: топливный элемент был установлен на тракторы в США. Через три года – в 1962 году – водородный двигатель появился в маленьких автомобилях для гольфа, еще через   пять   –   в   мотоциклах. Водородв двигателях   внутреннего   сгорания (ДВС) может использоваться в двух вариантах: как гибридный двигатель и как топливный элемент. Гибридный водородный двигатель Гибридный   водородный   двигатель   используется   в   качестве   присадки   в двигателях   внутреннего   сгорания   к   бензину   или   газу.   При   использовании водорода улучшается воспламеняемость топлива, но из­за высокой степени летучести   газа   повышается   риск   воспламенения.   Но   несмотря   на   этот недостаток,   уменьшается   коррозия   металлов   и   вибрация.   Для   применения водорода нет необходимости в устройстве дополнительного топливного бака, водород   вырабатывается   из   дистиллированной   воды.   При   использовании водорода   расстояние,   которое   можно   проехать,   увеличивается   на   30 процентов. Безопасное использование газа возможно при низких температурах до ­30⁰С и при относительно высоких до +30⁰С. Топливный элемент Двигатели   с   топливным   элементом   самостоятельно   производят электроэнергию путем расщепления водорода на отрицательные электроны иположительные протоны. Использование таких двигателей приносит пользу при больших объемах, поэтому чаще всего применяются в большегрузах. На данный   момент   в   Дании,   США   и   Японии   тестируют   железнодорожные составы,   которые   работают   на   двигателях   с   топливным   элементом.   Это перспективный путь развития альтернативного топлива, потому что расход водорода меньше расхода бензина на единицу расстояния. Еще одним направлением для разработки таких двигателей является авиация. В самолете ТУ­154 как раз таки и использовался такой топливный элемент, конечно же, после распада СССР все разработки в этом направлении были заморожены. Тем не менее над проектом пассажирского самолета, который будет работать на водороде, работают ученые Европейского Союза и Китая. Для   того   чтобы   двигатель   мог   работать,   такой   самолет   должен   развить гиперскорость,   что   будет   возможно   сделать   только   при   наличии дополнительного двигателя. Преимущества ДВС на водороде связаны с его воздействием на окружающую среду и высоким КПД. Высокий уровень экологичности Конечно,  невысокая   степень   загрязнения   присутствует,   но   из­за   наличия   в механизме   автомобиля   масла.   Даже   при   добавлении   водорода   в   обычное топливо   производительность   повышается   на   20%.   На   5   кг   водородного топлива   автомобиль   проезжает   до   500   км.   Ученые   считают   водород единственным возобновляемым источником энергии. При   его   неоспоримых   преимуществах   на   сегодняшний   день   недостатков намного больше, которые в основном связаны с конструктивом двигателя:  Летучесть   водорода.   Заправить   автомобиль   с   ДВС   на   водороде возможно   только   на   заправке.   Дозаправиться   от   другого   автомобиля или из канистры по дороге не получится.  Взрывоопасность   и   пожароопасность.   Всем   известна   катастрофа дирижабля «Гинденбург», который от одной искры загорелся в полете: из 97 человек, находящихся на борту, погибла треть.  Высокая стоимость топливных элементов и водородного двигателя, что, в   свою   очередь,   увеличивает   стоимость   автомобиля.   Аналог   с водородным двигателем стоит в два раза дороже. Автомобиль на базе водородного  двигателя   обслуживать  в 100 раз  дороже, чем  обычный двигатель.  Водородный   двигатель   занимает   большой   объем.   В   грузовиках   и автобусах   это   не   создает   никаких   неудобств,   но   в   легковых автомобилях уменьшается объем багажного отделения.Водородный   двигатель   –   это   не   фантастика.   Например,   Honda,   Toyota   и Hyndai наладили линию по производству автомобилей с двигателями на базе водорода   и   плотно   оккупировали   рынок:   Toyota   Mirai   (2015),  Honda   FCX Clarity (2008), Hyundai ix35 Fuel Cell. В середине декабря прошлого года Audi объявило о своем решении выпустить новый концепт на водороде – Q6 H­ Tron. Несмотря на все недостатки, водород – это единственный возобновляемый и неограниченный ресурс на планете. Для того чтобы автомобили с таким ДВС получили   широкое   распространение,   ученым   и   разработчикам   надо   будет решить,  как   устранить   негативные   характеристики   и   уменьшить   стоимость механизма,   а   государствам   наладить   инфраструктуру,   чтобы   машины   на водороде перестали быть редкостью на дорогах.