Как предсказывают многие эксперты в области энергетики, топливо будущего уже найдено. Это водород.
По большому счету, есть два пути использования водорода в качестве топлива на автомобилях.
Первый путь - это использование водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Но, несмотря на то, что до сих пор продолжаются эксперименты в этом направлении и уже достигнуты определенные успехи, я не считаю что это правильный путь. При сжигани водорода в цилиндрах поршневого двигателя, добиться полного отсутствия токсичных выхлопов невозможно - мешают попутные реакции других компонентов атмосферного воздуха.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Второй путь - это использовании водорода для питания топливных элементов , что на мой взгляд, гораздо более перспективно.
Основная проблема, которую предстоит решить конструкторам, заключается в том, что плотность водорода в тысячи раз раз меньше, чем у бензина, поэтому количества водорода даже под давлением 250-350 атм в тяжелых толстостенных совершенно недостаточно для нормального пробега на одной заправке.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Конечно, можно было бы увеличить количество водорода на борту, будь он в сжиженном виде. Но как хранить газ, который сжижается при температуре 20° по Кельвину? Даже в криогенных баках снабженных теплоизоляцией, эквивалентных 9 метровому слою пенополистирена, температура водорода, которая должна составлять -253°С поднимается на несколько градусов в сутки.
При стоянке водород приходится стравливать из бака и сжигать с специального при Ведь в закрытом помещении водород, смешиваясь с воздухом в определенной пропорции, образует крайне взрывоопасный гремучий газ.
Впрочем, сейчас успешно ведутся эксперименты с металлогидридными баками, в которых водород хранится в межатомных промежутках кристаллической структуры металла, чем достигается неплохая плотность упаковки и безопасность хранения. Такие системы хранения водорода на автомобиле теоретически известны давно, но желаемых параметров (ёмкость, цена, затраты энергии на подогрев, необходимый для извлечения водорода) исследователи во всём мире пока так и не достигли.
Возможно, прорыв в этом направлении совершит союз GM и американской Национальной лабораторией Сандия (Sandia National Laboratories) по разработке и испытаниям гидридных ёмкостей для хранения водорода.
К тому же, на сегодня успешно ведутся эксперименты с еще более перспективными нано-хранилищами, где водород впитывается в губку из мельчайших волокон композитного материала.
Так что, может в самом ближайшем будущем машина с водородным двичателем перестанет быть экзотикой.
Однако, все не так просто. Весь водород, который сейчас добывается в мире, не сможет покрыть и сотой доли потребности. И в одно мгновение ситуацию в мировой энергетике не изменить - на это нужны десятилетия совместной работы всех стран.
Поэтому, вероятнее всего, потребуется некий «переходный период», во время которого будут заправлять и автомобили с водородными ДВС и электромобили на топливных элементах обычным жидким топливом. А из него уже добывать водород, разлагая водорододосодержащюю жидкость или газ прямо на борту автомобиля.
Некоторые фирмы, в том числе и GM, экспериментируют с бензиновыми реформерами. Но, в отличии от метанола, который лучше всего для этого подходит, для реформинга бензина необходим продукт только самой высшей очистки - со столь низким содержанием серы, которого очень трудно добиться.
Вдобавок, экологические показатели электромобилей на топливных элементах с бензиновыми реформерами близки к тем же показателям автомобилей с гибридными силовыми установками. Но пока не разовьется инфраструктура водородных заправок, видимо все же придется использовать бензин.
Для водородных же заправок, в переходный период, водород, скорее всего, станут добывать путем переработки природного газа метана.
Первая стадия гидролиза
Молекулярное уравнение:
Fe(NO3)3 + HOH ⇄ FeOH(NO3)2 + HNO3
Полное ионное уравнение:
Fe3+ + 3NO3- + HOH ⇄ FeOH2+ + 2NO3- + H+ + NO3-
Краткое ионное уравнение:
Вторая стадия гидролизаFe3+ + HOH ⇄ FeOH2+ + H+
Молекулярное уравнение:
FeOH(NO3)2 + H2O ⇄ Fe(OH)2NO3 + HNO3
Полное ионное уравнение:
FeOH2+ + 2NO3- + H2O ⇄ Fe(OH)2+ + NO3- + H+ + NO3-
Краткое ионное уравнение:
Третья стадия гидролизаFeOH2+ + H2O ⇄ Fe(OH)2+ + H+
Молекулярное уравнение:
Fe(OH)2NO3 + H2O ⇄ Fe(OH)3 + HNO3
Полное ионное уравнение:
Fe(OH)2+ + NO3- + H2O ⇄ Fe(OH)3 + H+ + NO3-
Краткое ионное уравнение:
Fe(OH)2+ + H2O ⇄ Fe(OH)3 + H+
Т.к. в результате гидролиза образовались ионы водорода (H+), то раствор будет имееть кислую среду (pH < 7).
K2SO3
Первая стадия гидролиза
Молекулярное уравнение:
K2SO3 + H2O ⇄ KOH + KHSO3
Полное ионное уравнение:
2K+ + SO32- + H2O ⇄ K+ + OH- + K+ + HSO3-
Краткое ионное уравнение:
Вторая стадия гидролизаSO32- + H2O ⇄ HSO3- + OH-
Молекулярное уравнение:
KHSO3 + H2O ⇄ KOH + H2SO3
Полное ионное уравнение:
K+ + HSO3- + H2O ⇄ K+ + OH- + H2SO3
Краткое ионное уравнение:
HSO3- + H2O ⇄ H2SO3 + OH-
Т.к. в результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH-), то раствор будет имееть щелочную среду (pH > 7).
Как предсказывают многие эксперты в области энергетики, топливо будущего уже найдено. Это водород.
По большому счету, есть два пути использования водорода в качестве топлива на автомобилях.
Первый путь - это использование водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Но, несмотря на то, что до сих пор продолжаются эксперименты в этом направлении и уже достигнуты определенные успехи, я не считаю что это правильный путь. При сжигани водорода в цилиндрах поршневого двигателя, добиться полного отсутствия токсичных выхлопов невозможно - мешают попутные реакции других компонентов атмосферного воздуха.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Второй путь - это использовании водорода для питания топливных элементов , что на мой взгляд, гораздо более перспективно.
Основная проблема, которую предстоит решить конструкторам, заключается в том, что плотность водорода в тысячи раз раз меньше, чем у бензина, поэтому количества водорода даже под давлением 250-350 атм в тяжелых толстостенных совершенно недостаточно для нормального пробега на одной заправке.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Конечно, можно было бы увеличить количество водорода на борту, будь он в сжиженном виде. Но как хранить газ, который сжижается при температуре 20° по Кельвину? Даже в криогенных баках снабженных теплоизоляцией, эквивалентных 9 метровому слою пенополистирена, температура водорода, которая должна составлять -253°С поднимается на несколько градусов в сутки.
При стоянке водород приходится стравливать из бака и сжигать с специального при Ведь в закрытом помещении водород, смешиваясь с воздухом в определенной пропорции, образует крайне взрывоопасный гремучий газ.
Впрочем, сейчас успешно ведутся эксперименты с металлогидридными баками, в которых водород хранится в межатомных промежутках кристаллической структуры металла, чем достигается неплохая плотность упаковки и безопасность хранения. Такие системы хранения водорода на автомобиле теоретически известны давно, но желаемых параметров (ёмкость, цена, затраты энергии на подогрев, необходимый для извлечения водорода) исследователи во всём мире пока так и не достигли.
Возможно, прорыв в этом направлении совершит союз GM и американской Национальной лабораторией Сандия (Sandia National Laboratories) по разработке и испытаниям гидридных ёмкостей для хранения водорода.
К тому же, на сегодня успешно ведутся эксперименты с еще более перспективными нано-хранилищами, где водород впитывается в губку из мельчайших волокон композитного материала.
Так что, может в самом ближайшем будущем машина с водородным двичателем перестанет быть экзотикой.
Однако, все не так просто. Весь водород, который сейчас добывается в мире, не сможет покрыть и сотой доли потребности. И в одно мгновение ситуацию в мировой энергетике не изменить - на это нужны десятилетия совместной работы всех стран.
Поэтому, вероятнее всего, потребуется некий «переходный период», во время которого будут заправлять и автомобили с водородными ДВС и электромобили на топливных элементах обычным жидким топливом. А из него уже добывать водород, разлагая водорододосодержащюю жидкость или газ прямо на борту автомобиля.
Некоторые фирмы, в том числе и GM, экспериментируют с бензиновыми реформерами. Но, в отличии от метанола, который лучше всего для этого подходит, для реформинга бензина необходим продукт только самой высшей очистки - со столь низким содержанием серы, которого очень трудно добиться.
Вдобавок, экологические показатели электромобилей на топливных элементах с бензиновыми реформерами близки к тем же показателям автомобилей с гибридными силовыми установками. Но пока не разовьется инфраструктура водородных заправок, видимо все же придется использовать бензин.
Для водородных же заправок, в переходный период, водород, скорее всего, станут добывать путем переработки природного газа метана.