Библиотека школьника

твой помощник в обучении




Водородный двигатель

План
1 Немного техники.
2 Водород как топливо.
3 Вместо топливного бака.
4 топливных элемент.

Немного техники

Америка поставила себе задачу: в ближайшие 10-15 лет избавиться от нефтяной зависимости Единственный выход - как можно быстрее запустить в серийное производство водородный автомобиль Европа боится отстать, кроме т того, европейцам приходится выполнять принятые у них нормы на выброс вредных веществ автотранспортом, постоянно ужесточаются В 1993 году были введены нормы «Евро-1», в 1996 году - «Евро-2», в 1999 году - «Евро-3», а с 2005 года в Европе планируется ввести в действие еще более жесткие нормы «Евро-4» В перспективе - полный запрет на выбросы вредных веществ автомобилями, и тогда а будет обойтись без машины, работающей на воднодні.
Головка препятствие к внедрению водородного автомобиля - отсутствие системы промышленного получения водорода в нужных объемах, систем его хранения, транспортировки и заправки автомобилей На дум ТКУ американских специалистов, такую ??систему удастся создать не раньше 2020-2030 гг На переходный период ведущие автопроизводители могут предложить так называемые «гибридные автомобили»: у них экономический дв игун внутреннего сгорания подзаряжает аккумуляторную батарею, которая питает электрический двигатель Такие автомобили разрабатываются практически всеми ведущими автомобильными компаниями и уже серийно выпускаются в япононії.
Классическая схема: двигатель внутреннего сгорания движет колеса с помощью механического привода Нас окружают тысячи автомобилей, но мало кому приходит в голову, что их эффективность катастрофически мала Если в взять так называемые «условия городского цикла движения», то общий коэффициент полезного действия (КПД) автомобиля - 10-12% (за городом, где меньше светофоров, 15-17%) Итак, девять литров бензина из десяти просто лет пять в атмосфереру.
Автомобили на водородном топливе условно можно разделить на три класса.
Первый - это машины с обычным двигателем внутреннего сгорания, работающего на водороде или водородной смеси Такие модели могут работать на чистом водороде или 5-10% водорода добавляют к основному топливу В о бох случаях КПД двигателя увеличивается (во втором случае примерно на 20%) и выхлоп становится гораздо чище (содержание угарного газа (СО) и углеводородов (СnНm) уменьшается в полтора раза, оксидов азота (NOx) - до пяти раз) Такие двигатели и автомобили были сконструированы и прошли все испытания у нас и за рубежом примерно в 70-80-х годах Однако, учитывая затраты и и конструкционные сложности это может быть только промежуточным, переходным этапом на пути к третьему типтипу.
Второй - это машины с двумя електроносиямы, так называемые гибридные их колеса движет электропривод, энергию которому поставляет аккумулятор в свою очередь заряжается от высокоэкономичного двигателя внутреннего в сгорания, работающего на водороде или смеси водорода с бензином Это очень выгодно, ведь КПД электродвигателя достигает 90-95% в отличие от бензинового (35%) или дизельного (50%) Таким образом, общий КПД п идвищуеться до 30% соответственно снижается расход топлива Даже если для подзарядки аккумулятора используется бензин, объем вредных выбросов позволит уложиться в нормы «Евро-4» с десятикратным с Апас И все-таки получить абсолютно чистый выхлоп можно только от автомобилей Третий типо типу.
Третий - настоящий водородный автомобиль - это машина с электродвигателем, который работает от топливного элемента, находящегося в автомобиле Теоретически КПД топливного элемента, что работает на смеси водород типовые итря, может превышать 85% Сейчас уже удалось получить двигатели с КПД около 75% - это более чем вдвое выше соответствующего указателя лучших двигателей внутреннего сгорания В условиях города такие машины получат пяти-шестикратное преимущество над обычными автомобилямями.

Водород как топливо

Современные технологии производства водорода далеки от совершенства
Несмотря на это гиганты химической промышленности и сегодня уже получают по 500 млрд м3 водорода в год Половина производимого количества идет на аммонийные удобрения, остальное - на производство стали, стекла, маргарин на и др. В основном водород получают при помощи парового риформинга природного газа: метан при высоких температурах (900 ° С) в присутствии никелевого катализатора реагирует с паром Пока такой Воден ь дешевыйший.
Есть и другие технологии получения водорода, например электролиз, крекинг переработка биомассы (древесины, соломы) Каждый из этих вариантов имеет свои недостатки Например, переработка биомассы: ее нагревают на 500 - -600 ° С, после чего получаются спирты (этанол, метанол), которые, в свою очередь, превращаются в водород Можно нагреть биомассу до более высоких температур (1000 ° С), тогда она полностью превратится в газ и получится смесь Н2 и СО Проблема в том, что сырья для такого процесса потребуется очень и очень много Если, например, всю плодородную территорию Франции пустить на выращивание биомассы, то водорода, полученного из нее, не хватит на то, чтобы покрыть потребности этой страны в топливе даже для ныне существующих автомобилибілів.
Казалось бы, самый простой способ получения водорода - электролиз (электрическое расщепления воды) Результат - водород и кислород Но в целом эффективность этого процесса не очень высока: надо потратить 4 кВт э ектроенергии, чтобы получить 1 м3 водорода, который, сгорая, даст лишь 1,8 кВт энергии Однако электролиз воды довольно перспективный и ему, наверное, найдут применение, тем более, что существуют выходы из «эн ергетичнои проблемы »Во-первых, можно использовать энергию атомной электростанции в часы слабой нагрузки (когда произведенная там энергия оказывается невостребованной) или, наконец, возобновляемые ис рела энергии (солнечные батареи, энергию ветра, прилива и др.) Во-вторых, эта технология активно развивается: электролиз для большей эффективности можно проводить под повышенным давлением или температурой, пытаются сделать ученомувчені.
Сейчас биологи активно разрабатывают еще одно направление Некоторые бактерии и водоросли в процессе фотосинтеза разлагают воду и выделяют водород Проблема в том, что они делают это только при отсутствии кислорода, следовательно, процесс продолжается в течение очень короткого времени, так как при разложении воды, естественно, угворюеться и кислород Задача ученых - с помощью генной инженерии продлить этот период, тогда солнечные рай они нашей планеты были бы обеспечены водноеем.

Страницы: [1]2

категория: рефераты / рефераты по химии / Водородный двигатель