Что такое двигатель на водородном топливе, как собрать его своими руками

Как работает водородный автомобиль

Расскажу про то, как устроен автомобиль на примере популярной модели Toyota Mirai.

Не так давно, в 2013 году Тойота представила миру первый в мире серийный водородный автомобиль Mirai, который сам вырабатывает для себя электричество. В нём находится электрический двигатель, который имеет мощность 154 л. с. В Mirai находятся 370 топливных элементов, постоянный ток которых преобразуется в переменный, а напряжение при этом повышается до 650 В. Максимальная скорость Toyota Mirai 175 км/ч. Дополнительный аккумулятор собирает лишнюю энергию, который может при необходимости обеспечить питание небольшого дома. Запас хода этого автомобиля 500 км, а по факту – примерно 350 км. Для сравнения — электрокар Tesla Model S может пройти на одном заряде целых 540 км, но, к сожалению, зарядка занимает целых 1,5 часа.

А как работает топливный элемент, простыми словами? Автомобиль заправляется водородом. Он смешивается с платиновым катализатором и кислородом в электрохимической системе. В результате этой реакции вырабатывается электрический ток, который питает двигатель и аккумуляторную батарею. В результате реакции образуется вода или пар.

А какое устройство и принцип работы водородного двигателя? Для работы применяют роторные ДВС, потому что стандартные поршневые двигатели быстро выходят из строя из-за влияния водорода на смазку и детали ДВС. Из-за высокой разницы между бензином и водородом перевести обычный двигатель непросто, особенно если это делать своими руками. Водород при горении вызывает перегрев клапанов, масла, поршней. Если нагрузку сделать очень высокую, то возникает детонация.

Решили эту задачу заменой чистого водорода на его смесь с бензином. Подача газа уменьшается при повышении крутящего момента, чтобы предотвратить перегрев деталей силового агрегата. Это применяется в таких моделях, как Mazda RX-8 Hydrogen RE и BMW Hydrogen 7, который был выпущен всего в 100 экземплярах. Здесь переключение между 2 типами топлива происходит автоматически. Но, несмотря на успешность эксперимента, всё равно имелись проблемы: сильно падала мощность авто, запаса водорода хватало всего на 200 км, а также из-за наличия бензина автомобиль не был признан экологически чистым.

Зачем в водородных автомобилях платина? Этот дорогой металл использовался в качестве катализатора, цена которого очень высока, что не может не отражаться на стоимости автомобиля. Хотя американские учёные уже создали катализатор на основе углеродных трубок, который стоит в 650 дешевле платины.

Таким образом, механизм работы водородного автомобиля похож на работу электромобилей. Всё дело только в источнике энергии.

Есть ли будущее у автомобилей на водородном топливе

В настоящее время имеется множество препятствий для того, чтобы перевести большую часть автомобилей на водородное топливо:

Высокая цена водорода. Примерная цена 9 долларов на 100 км пробега. Гибридный автомобиль (Toyota Prius) проедет те же сто км за 2,8 долларов, а Tesla Model S – за 3 бакса. А снижение цены на водород до уровня цен на бензин не прогнозируют даже сами производители автомобилей. Поэтому здесь не получится никакой экономии как при покупке транспорта, так и при заправках.

Производство водорода — вредно для экологии. Сейчас водород производится при помощи паровой конверсии метана, либо частичного окисления. После производства чистого водорода в атмосферу оксид углерода (углекислый газ, CO₂), против которого борются многие страны при помощи альтернативных источников энергии для автомобилей. Поэтому здесь получается замкнутый круг.

Отсутствие развития водородных заправок. Для открытия средней водородной заправочной станции требуется не очень большие средства. Все станции можно пересчитать по пальцам, поэтому на водородном автомобиле далеко не уедешь. Придётся осуществлять поездки только в тех местах, где имеются эти самые водородные станции.

Высокая цена на водородные автомобили. Цена на Toyota Mirai на данный момент составляет от 58 тыс. долларов, а на самом деле его продают почти по себестоимости. Из-за таких цен многие не спешат с покупкой таких автомобилей.

Отсутствие преимуществ перед электрокарами. Запас хода, цена заправки, безопасность, мощность и разгон – везде выигрывают электрические автомобили по сравнению с водородными машинами. Единственный плюс у водородных авто – это очень быстрая заправка – 3-5 минут, тогда как электромобили заправляются за 30 минут и более. В любом случае можно в электрокарах можно быстро поменять батарею и через пару минут ехать на «полном баке». Да и когда изобретут более быстрый метод заправок электрических автомобилей, то водородные авто отойдут на 2 план.

Для чего тогда автоконцерны производят и разрабатывают автомобили? Во-первых, это вложение, вдруг через несколько лет именно эта технология окажется наиболее перспективной. Во-вторых, между фирмами идёт соперничество. В-третьих, в некоторых штатах законодательство так поменялось, что сделать водородное авто в 5 раз выгоднее, чем электрокар, плюс государство даёт постоянные гранты и вливания на развитие заправок. Если появится большое количество заводов по производству водорода, то цена автомобилей и водорода будет более интересная.

Видео: Автогиганты бьют по ТЕСЛА: ВОДОРОДНЫЕ автомобили будущего!

Водородный автомобиль – это авто будущего, к переходу на которые могут перейти в недалёком будущем. Сейчас самый популярный авто на водороде – это Toyota Mirai, стоимость которого сравнима с ценой электрокаров. Обеспечивается работа автомобилей при помощи специальных топливных ячеек или элементов, число которых достигает несколько сотен.

Если бы цена на газ была меньше, а заправок было бы больше, то авто с водородными двигателями получили бы не меньшую популярность, чем электромобили. Посмотрим, что покажет будущее.

Давай, оцени статью!

Средняя оценка 4.2 / 5. Количество оценок: 21

Источник

Впрыск воды в двигатель: как сделать самому

Для того чтобы все работало, нужно установить во впускном коллекторе форсунку, что будет распылять воду, которая будет смешиваться с топливом и воздухом создавая топливную смесь. Это помогает охладить бензин. Как известно, что только 50% горючего уходит на мощность, а все остальное уходит на обогрев окружающей среды.

Охлажденный бензин вырабатывает КПД мощности около 75%. Параллельно с этим небольшое количество воды быстро испаряется, что создает дополнительное давление на поршни. Эта сила заставляет поршневую группу двигаться быстрее, тем самым увеличивая мощность мотора.

Впервые такую теорию разработали англичане, в частности, Хопкинс в начале 20 века. Английские инженеры боялись использовать эту технологию, поскольку боялись того, что поршни оторвет от пальцев, и они разобьют двигатель внутри. Но, американцы не постеснялись позаимствовать технологию и стали применять ее сначала на авиации, а затем и на грузовых автомобилях. Спустя несколько месяцев, такой же принцип использовали и немцы, что уравняло шансы в бою.

Минусы, с которыми можно столкнуться

Технология впрыска воды в двигатель имеет и ряд недостатков, которые могут пагубно сказаться на работе самого мотора. Итак, рассмотрим, основные минусы:

• Неустойчивая работа мотора. Связано это с тем, что когда дроссель открыт полностью и большой поток воздуха вода впрыскивается неравномерно, поэтому в цилиндрах возникает разная компрессия. Это может привести к выходу со строя поршней, маслосъемных колец, а также провернуть вкладыши на коленчатом вале. Еще одним нюансом является то, что двигатель охлаждается неравномерно.
• Использование воды. Крайне не рекомендуется использовать воду с крана или минирализированную, поскольку они содержат соли, которые останутся на стенках цилиндров. Для таких случаев существует специальная вода – дистиллятор. Для нормального функционирования мотора расход жидкости составляет 2 литра на 10 литров горючего.
• В зимнее время такой впрыск приходится отключать, поскольку вода замерзает.
• Гидроудар. Неоднократно самодельные установки дозировали воду неправильно, что приводило к попаданию большого количества воды в цилиндры.

Лучше всего использовать данную технологию с электрической регулировкой, поскольку именно она четко и равномерно впрыскивает воду в двигатель, предотвращая гидроудары.

Делаем установку своими руками

На практике существует много способов соорудить установку по впрыску воды в двигатель своими руками. После многих экспериментов и неудач народные умельцы выделили два.

Способ первый.Устанавливаем дополнительный расширительный бачок в качестве резервуара для воды. Также устанавливаем моторчик стеклоомывателя для подачи воды на форсунку. Для подачи жидкости можно взять пластиковую трубку для переливания крови или от системы стеклоомывателя. Далее, подводим систему к резиновому патрубку системы опережения зажигания и прокалываем ее при помощи иглы, которую туда засунем. Она-то и будет служить форсункой впрыска воды.

Способ второй.Источником воды также будет служить бачок омывателя или расширительный. Система проводится в жиклер карбюратора первичной камеры. Принцип заключается в том, что вода проталкивается в цилиндры за счет всасываемого давления, поэтому моторчик устанавливать не нужно.

Оба способа хороши, но существует великая вероятность того, что чрезмерное количество воды приведет к гидроудару и двигатель выйдет со строя. Именно поэтому после войны все страны отказались использовать этот способ. Двигатели выходили со строя очень часто и ремонту не подлежали. Поэтому технология была отложена до появления электронных систем распределения впрыска в цилиндры двигателя автомобиля.

Вывод

Для тех, кто ищет способы увеличить мощность двигателя и при этом сэкономить на горючем, способ водного впрыска идеально подходит. Не стоит забывать, при этом о последствиях для мотора. Впрыск воды в двигатель своими руками сделать более чем реально. При монтаже стоит учесть факт того, что нужно верно распределить подаваемое количество, чтобы не вызвать гидроудар.

Список автомобилей на водородном топливе

Существует ли автомобиль на водородном топливе? Да, причём их количество не такое уж и малое. Расскажу про самые популярные модели.

Honda Clarity

Автомобиль продавали в Японии и Калифорнии до 2014 года. Запас хода около 600 км, что больше, чем у любого электрокара. Заправляется Honda Clarity за считанные минуты.

Затем автоконцерн Honda выпустил конкурента Toyota Mirai, цена которого 72 тыс. долл. под названием Clarity Fuel Cell. На полной заправке можно было проехать до 700 км. Мотор имеет мощность 174 л.с. Автомобиль 5-местный.

Toyota Mirai

Это японский автомобиль, который создали после несколько десятков лет разработок. Автомобиль сначала выпустили для японского рынка, а затем и для американского.

Запас хода автомобиля на одной заправке 502 км, максимальная скорость – 178 км/ч., мощность – 153 л.с. В авто встроена система, которая видит препятствия и автоматически включает тормоз. В машине есть сенсорные экраны, при помощи которых осуществляется управление навигацией и микроклиматом.

Ford Airstream

Это гибридный автомобиль с электрическим мотором и водородными ячейками. Поэтому кроме водорода автомобиль может применять для движения аккумуляторы, которые подзаряжаются от водородных элементов.

На аккумуляторе Ford Airstream может проехать около 40 км (это половина заряда), а затем активируется водородное топливо. Запас хода чуть более 450 км, а максимальная скорость — 135 км/ч.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Это первый серийный автомобиль, который сочетает в себе аккумулятор и водородные топливные ячейки. На электричестве он может проехать 50 км, а на водороде – около 430 км. Отмечу, что аккумулятор можно зарядить от обычной электрической розетки.

Автомобиль можно использовать как в качестве электрокара на небольшие расстояния, так и в качестве водородного авто для длительных поездок.

Pininfarina H2 Speed

Это итальянский автомобиль, который способен разгоняться до 100 км/ч всего за 3,4 секунд. Максимально автомобиль может разгоняться до 299 км/ч. Запасы чистого водорода в баке – чуть более 6 кг. Кроме этого Pininfarina имеет мощный аккумулятор и электромоторы. Цена этого продвинутого автомобиля составляет 2,5 млн. долл.

BMW Hydrogen 7

Авто создано на базе стандартной BMW 7. Он работает как на бензине, так и на жидком водороде. В BMW Hydrogen 7 имеется бензиновый бак на 74 литра и большой водородный баллон весом целых 8 кг. Таким образом, максимальный запас хода в этой машине 780 км.

Автомобиль автоматически переключается между двумя типами топлива. Мощность двигателя на водороде – 228 л.с., а на бензине – больше на 32 л.с. Максимальная скорость 229 км/ч, разгон до 100 км/ч осуществляется чуть меньше, чем за 10 секунд.

Hyundai Nexo

Этот автомобильный концерн также стал одним из первых производить серийные водородные автомобили. Мощность двигателя Hyundai Nexo составляет 161 л.с., запас хода – 600 км. Разгоняется авто до 100 км/ч за 10 секунд. Цена автомобиля от 70 тыс. долл.

Grove Obsidian

Это водородный китайский автомобиль нового поколения, у которого запас хода составляет впечатляющие 1000 км. Он экономно расходует топливо за счёт облегчённого корпуса из углеродного материала и невысокому аэродинамическому сопротивлению. Заправка бака происходит всего за 3 минуты, а сам топливный бак очень прочен. А если бак будет повреждён, то водород из него вытечет в жидком виде и сгорит менее чем за 2 минуты.

Серийно автомобили станут выпускать с 2020 года, а к 2030 планируется создать 1 миллион экземпляров.

Другие авто

• Audi A7 h-tron quattro;
• Hyundai Tucson FCEV;
• Mazda RX-8 Hydrogen RE;
• Автобус Ford E-450;
• Низкопольные автобусы MAN Lion City Bus.

• Focus FCV;
• Honda FCX;
• Nissan X-TRAIL FCV;
• Toyota Highlander FCHV;
• Volkswagen — space up!;
• Mercedes-Benz A-Class и Mercedes-Benz Citaro;
• Irisbus;
• Toyota FCHV-BUS;
• единичные модели в Чехии, Китае и Бразилии.

Делаем впрыск своими руками

Основными негативными последствиями впрыска воды, сделанного народными «умельцами», является то, что эти горе рестайлеры методом «тыка» выбирают количество подаваемой воды и зачастую ошибаются. Вследствие этого ДВС получает гидроудар.

Важно! Чтобы не причислить себя к числу таких бедолаг, подачу воды (водных смесей) начинайте осуществлять с максимально маленьких количеств. Только экспериментальным путём у вас выйдет выбрать наилучшее количество подачи. Главное, чего вы должны добиться – это устойчивой работы на всех стадиях набора скорости машиной.

Главное, чего вы должны добиться – это устойчивой работы на всех стадиях набора скорости машиной.

Условимся, что вы поняли, как делать впрыск воды не стоит, и что нужно обязательно учитывать. В таком случае можно начинать тюнинг.

В первую очередь, если вам позволяют финансы, лучше приобретите уже сделанную систему впрыска воды в двигатель. Да, она стоит немало (от 40 + тысяч рублей), но её установка проста и, что главное, правильная работа гарантирована.

Но если у вас нет денег, можно заняться и самоделками. Сегодня мы расскажем вам, как сделать впрыск воды в ДВС своими руками тремя способами. Первые два представлены ниже, а третий будет в видео, в самом конце статьи.

Первый способ:

В качестве ёмкости для воды воспользуйтесь омывательным бочком от любого авто, главное, чтобы он подходил по размерам на то место, куда он будет установлен

Важно на выходе из него установить солевой фильтр, чтобы в двигатель не попадала лишняя «грязь» с водой. Чтобы производить непрерывное закачивание жидкости в двигатель приобретите электронасос на 12 вольт. Магистраль перемещения воды – тонкая, желательно прозрачная, трубка

Также на конец этой трубки подбирается жиклёр экспериментальным путём. Последние два (трубка и жиклёр) являются регуляторами подачи воды, с их толщиной и диаметром вы должны экспериментировать. Подводится вся эта система к коллекторам соединения инжектора (карбюратора) с цилиндрами, в них делаются отверстия и всё герметизируется. В редких случаях жидкость можно подавать напрямую в двигатель, сделав отверстия в нём

Магистраль перемещения воды – тонкая, желательно прозрачная, трубка. Также на конец этой трубки подбирается жиклёр экспериментальным путём. Последние два (трубка и жиклёр) являются регуляторами подачи воды, с их толщиной и диаметром вы должны экспериментировать. Подводится вся эта система к коллекторам соединения инжектора (карбюратора) с цилиндрами, в них делаются отверстия и всё герметизируется. В редких случаях жидкость можно подавать напрямую в двигатель, сделав отверстия в нём.

Второй способ:

1. Делается также как и в предыдущем способе омывательный бачок  и трубка подачи.
2. Трубка подводится к отверстию снизу карбюраторной (первичной) камеры при помощи жиклёра.
3. Принцип работы такой системы направлен на разряжение. Также можно использовать и другие устройства «разряжатели», подключая систему напрямую к двигателю.

Важно! Вне зависимости от выбора метода важно добиться чёткого и правильного дозирования жидкости. Впрыск воды в инжекторный двигатель практически не отличается от впрыска в карбюраторный – главное, настроить работу системы.

Также существуют более тяжёлые, для собственноручного конструирования, системы, основной их смысл заключается в добавлении форсунок во впускные коллекторы за инжектором (карбюратором), которые подключены к механизмам-качателям жидкости

Также существуют более тяжёлые, для собственноручного конструирования, системы, основной их смысл заключается в добавлении форсунок во впускные коллекторы за инжектором (карбюратором), которые подключены к механизмам-качателям жидкости.

• Устройство Common rail: принцип работы
• Стук клапанов на холодном двигателе
• Стучат клапана на горячую
• Двигатель Ford EcoBoost (Экобуст)

Система впрыска воды

В таких условиях вода по цилиндрам распределяется неравномерно, что и мешает ему работать штатно;

Не стоит забывать, что обычную воду из-под крана в движок через впрыск лить крайне неразумно. Да и бутилированную, очищенную тоже. Такая вода непременно содержит соли, которые при выпаривании жидкости станут оседать на внутренних стенках. Катит только дистиллят – а его потребуется 2 литра на каждые 10 топлива;

Зимой ездить на машине с впрыском довольно затруднительно: вода будет замерзать. До определенного минуса можно с этим бороться добавлением метанола, но в большинстве случаев впрыск приходится отсоединять;

Предельной внимательности требует герметичность системы.

И отдельное замечание насчет самоделок: вода в топливо должна подаваться четко дозировано. Однако вручную отладить нужную пропорцию тяжеловато. А при переливе вероятность гидроудара довольно высока. Кстати, именно поэтому сразу после войны авиаторы отказались от использования идеи – слишком часто летели движки. Вернулись к ней только с появлением электроники.

Способы сооружения системы впрыскаНародными умельцами отработаны два метода впрыска:

• В качестве резервуара воды можно использовать дополнительный омывательный бачок. Закачиваться жидкость будет обычным электронасосом на 12 В. Как переходник берется прозрачная тонкая трубка, например, от системы переливания крови, которая надевается на иглу от шприца. Ею прокалывается трубка регулятора опережения зажигания – она резиновая, сделать это нетрудно. Игла фиксируется в постоянном положении герметиком. Ее толщина регулирует объем подаваемой воды;
• Источником жидкости для впрыска опять же может быть омывательный бачок. Капиллярная трубка подводится к отверстию, сделанному внизу карбюраторной первичной камеры через жиклер. Его тоже делают из иголки от шприца. Принцип подачи тут другой: вода проталкивается в движок за счет использования разрежения. По типу пульверизатора, короче.

В общем-то, сделать впрыск воды в двигатель своими руками относительно несложно. Главное – рассчитать объем подаваемой воды.

Практическое использование водородного двигателя

Производство водорода H2 путём электролиза требует довольно много энергии. Это проблема, поскольку объём топливного бака придётся увеличить. Облегчить конструкцию можно, если использовать углепластик, что сильно увеличивает стоимость. Другой минус водородных двигателей — водород трудно хранить длительное время, его чрезвычайно маленькие молекулы легко просачиваются, а утечка может привести к возгоранию.

Ещё один отрицательный момент — энергоэффективность, КПД такого движка не превысит 30%, тогда как для электромобилей этот показатель достигает 70-80%. Плюс ко всему трудно найти заправку.

Преимущества тоже есть. Заправить машину можно за 5 минут, тогда как зарядка электромобиля занимает от получаса до 12 часов. У транспортных средств на топливных элементах такой же запас хода, как у обычных газовых машин, хотя их характеристики с возрастом ухудшаются. Но главный плюс — экологичность.

Получение энергии из воды

В соответствии с фундаментальными физическими законами, нет способа извлекать химическую энергию из воды. У воды отрицательная , следовательно, для разделения её на элементы требуется затратить энергию. Не существует соединений кислорода и водорода с большей негативной энтальпией образования, за счёт которой мог бы быть получен избыток энергии.

Большинство из предлагаемых конструкций «водяных автомобилей» основаны на той или иной форме электролитического разделения воды на водород и кислород и последующей их рекомбинации с выделением энергии. Однако, поскольку необходимая для электролиза энергия, в конечном счёте, всегда оказывается большей, чем может дать образовавшийся водород, такая схема не может быть использована для получения избыточной энергии. Подобное устройство противоречит первому началу термодинамики, следовательно, относится к вечным двигателям первого рода.

Как работает машина на воде(правда или ложь).

Когда вы встречаете кричащие заголовки о том, что очередной изобретатель изобрел машину, которая ездит на воде, вы конечно удивляетесь

Ну как вода может быть топливом? Вообще-то никак не может, но журналисты как всегда хитрят, чтобы привлечь внимание. На самом деле все проекты двигателей на воде, к воде имеют отдаленное отношение

Конечно, вода, это соединение водорода и кислорода. И да, водород может быть топливом. Но чтобы разорвать межатомные связи и добыть из воды водород нужно затратить кучу энергии, такой электролиз происходит еще и с выделением тепла. А второе начало термодинамики гласит, что нельзя передать тепло от более холодного к более горячему. В общем, такая схема более чем неэффективна.

Так что же скрывается за водяными автомобилями? Дело в том, что в качестве топлива используется не вода, а водяные растворы солей. Если немного упростить, то двигатель работает на соленой воде. Что такое соленая вода? Это электролит, как в обычных батарейках. А из электролита извлечь энергию проще, чем из воды.

Фактически двигатель на соленой воде, еще используется название «потоковая батарея», работает по тому же принципу, что и топленный элемент использующий водород (есть еще топливные элементы использующие метанол, щелочи или кислоты).

Упрощенная модель выглядит так. Соляной раствор протекает через мембрану, где раствор вступает в реакцию окисления, производя отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные, создавая при этом электрический ток. То есть имеем батарейку в которой соляной раствор не замкнут внутри оболочки и таким образом, залить в бак такого топлива можно столько, сколько позволит сам бак. Как и в случае с другими типами топливных элементов, в этом используется два типа жидкости, то есть заправлять придется 2 отдельных бака.

Один раствор нужен для реакции окисления, другой, для реакции восстановления. Таким образом, вся система представляет собой скорее аккумулятор, так как может быть перезаряжена, ну на худой конец жидкость в баки можно залить совсем новую.

Самое интересное, что история топливных элементов сама по себе не нова и. Принцип был открыт еще в 19-м веке, а первые работающие топливные элементы появились в 50-60-х годах двадцатого. Многие из них даже использовались для питания оборудования на космических аппаратах.

КПД топливных элементов и двигателей на их основе выше, чем у двигателей внутреннего сгорания, ведь превращение химической энергии в электрическую идет без сгорания топлива, а движущихся частей (на трение в которых расходуется энергия) в такой системе очень мало.

В отличие от водородных топливных элементов, вариант машины использующей растворы солей выглядит более перспективным, так как химическая промышленность и инфраструктура более готова к производству соляных растворов, чем к производству водорода.

Когда же мы машины начнут ездит на соленой воде, спросите вы? Они уже ездят. Компания nanoFlowcell из Лихтенштейна утверждает что уже сертифицировала свои автомобили Quant e-Sportlimousine, Quantino и Quant F для стран Евросоюза. Динамика у e-Sportlimousine впечатляющая (для тех, кто привык к бензиновым двигателям), за 2,8 секунды электромобиль способен разогнаться до 100 при максимальной скорости — 350 км/ч, а ее двигатель способен развивать мощность 680 киловатт (что соответствует 920 л.с.) и крутящий момент 2900 Нм. При этом запас хода обещают в 600 километров на одной зарядке.

Quantino, модель предназначенная для «простых смертных» имеет более скромные характеристики — 143 лошадиные силы, но запас хода увеличен до 1000 км. Скорее всего именно скромный Quantino станет первым серийным «автомобилем на воде». О том, когда такие машины появятся на рынке, пока достоверной информации нет. Но видимо ждать осталось не долго. Но если вы вообще не намерены ждать, то в интернете вы можете купить машинку игрушку которая ездит на растворе обычной столовой соли всего за пару долларов. Так сказать для «знакомства с технологией».

Источник

Почему мы до сих пор не используем водородные двигатели?

В автомобилях внедрение альтернативных источников энергии безуспешно идет уже многие десятилетия. Но увы, топливо, изготовленное из «черного золота», уже больше века не желает уступать позиции: на сегодняшний день оно не имеет сильных конкурентов.

Одним из таких конкурентов вполне мог бы стать двигатель, использующий водород. Идея такого двигателя не нова: даже в блокадном Ленинграде работало несколько сотен машин на водороде, так как получить его было гораздо проще, чем традиционное топливо.

Причина, по которой человечество хочет «соскочить» с нефтяной зависимости, очевидна. Во-первых, это сильное загрязнение атмосферы, приводящее к парниковому эффекту (доля автомобилей в этом загрязнении оценивается в 25%). Во-вторых, это постоянно повышающаяся в долгосрочной перспективе стоимость самого топлива. В-третьих, бензиновые двигатели внутреннего сгорания имеют достаточно низкий КПД – около 35%, а вся остальная энергия уходит в тепло. Ну и, конечно, не стоит забывать о том, что нефть рано или поздно закончится.

Современные двигатели внутреннего сгорания могут работать на водороде. Правда, его мощность несколько снизиться; чтобы этого избежать, необходимо внести некоторые изменения в систему зажигания. Но по большому счету, традиционные ДВС не очень хорошо адаптированы к работе на водороде, и гораздо более привлекательной технологией выглядят водородные топливные элементы.

Топливный элемент – это, по сути, батарейка, вырабатывающая электричество, но в отличии от нее, вещество, необходимое для реакции (в данном случае водород), не находится внутри элемента, а подается извне. Энергия получается не в результате малоэффективного процесса горения, а посредством «холодной» химической реакции, например, с кислородом через протонообменную мембрану. КПД топливных элементов достигает очень высоких значений – до 80%, причем это значение практически не зависит от нагрузки. К преимуществам водородных топливных элементов также относится маленький вес и размеры.

Сегодня практически у всех автопроизводителей есть работающие прототипы машин, использующих жидкое водородное топливо. К сожалению, дальше концептов пока дело не идет, и этому есть свои объяснения.

• Практически полностью отсутствует инфраструктура водородных заправок, каждая из которых обходится примерно в 10 раз дороже традиционной (из-за дорогого оборудования).
• Повышенная опасность хранения водорода, связанная с его повышенной летучестью и легкостью воспламенения.
• Самая высокая из всех веществ летучесть водорода приводит к трудности его хранения: пары жидкого водорода проникают через мельчайшие зазоры. Так, специальный автомобильный бак, наполненный жидким водородом, за десять дней из-за испарения теряет половину объема.
• Стоимость водородного топлива в несколько раз выше стоимости бензина и соляры, и требует значительного количества электроэнергии для его производства.

Последняя причина, пожалуй, является основным сдерживающим фактором на пути развития водородных двигателей в массовом сегменте.

Источник

Автомобиль, передвигающийся на воде: что это

Многие задумывались над вопросом — почему человечество не может поменять своего отношения к технологической составляющей жизни? Ведь полезные ископаемые можно использовать более продуманными способами. Речь не идёт о распространённых чистых экологических технологиях — ветровых электростанциях, использовании энергии приливов или тепла вулканов. Мы говорим о революционных технологиях, для которых использование полезных ископаемых — позавчерашний день.

Например, таким прорывом может стать двигатель, работающий на воде. Такую технологию человечество разрабатывает со времён появления двигателя внутреннего сгорания. Ещё в 1916 году один предприимчивый товарищ по имени Луис Энрихт поднял вопрос о двигателе, использующем энергию жидкости. По заверениям Луиса, он разработал некий секретный «эликсир», который преобразовывал жидкость в топливо для силового агрегата.

Во время демонстрации чудо-средства изобретатель налил в бензобак авто обычной питьевой воды и добавил в неё содержимое пузырька. Публика чрезвычайно впечатлилась увиденным результатом. Поражён был даже Генри Форд. Он хотел презентовать Луису Энрихту один из своих автомобилей. Но горе-изобретатель оказался шарлатаном, за что был посажен в тюрьму, где и умер.

С инженерной точки зрения, автомобиль на воде — транспортное средство, которое приводится в движение двигателем, работающим на чистой воде. К ним не относятся:

1. Паровые силовые агрегаты.
2. Автомобили, где вода помещается в систему впрыска для охлаждения цилиндров. Она в таких моделях не только охлаждает двигатель, но и уменьшает детонацию, увеличивает степень сжатия.
3. Водородные транспортные средства. Несмотря на то, что водород содержит необходимые частицы, чтобы их извлечь требуется электролиз. В ходе реакции вода расщепляется на атомы кислорода и водорода. Последний подаётся в топливный элемент, где сгорает. Получается, что транспортное средство приводит в движение водород.
4. Силовые агрегаты с добавлением воды. Это так называемый газ Брауна. Технология была запатентована ещё в середине ХХ века и завоевала определённую популярность. Вода также проходит реакцию электролиза, после чего пар подаётся в камеру сгорания. В итоге увеличивается КПД, а количество вредных выхлопов в атмосферу снижается.

Но всё это нельзя назвать двигателем, работающим на чистой воде.