Многочисленные схемы возможного применения водорода на автомобиле делят на две группы [15]: в качестве основного топлива и добавки к современным моторным топливам, причем водород можно использовать в чистом виде или в составе вторичных энергоносителей. Водород как основное топливо - далекая перспектива, связанная с переходом автотранспорта на принципиально новую энергетическую базу. Более реально применение водородных добавок, позволяющих улучшить экономические и токсические показатели автомобильных двигателей. Модель, имя которому стендовый моделизм.

Простота использования газообразного водорода сопряжена с необходимостью существенного увеличения объема и массы топливного бака. Отчасти проблемы объемно-массовых параметров топливной системы могут быть улучшены использованием жидкого водорода. Однако при этом возникает другая проблема - низкая температура водорода, в связи с чем первостепенное значение приобретает тепловая изоляция бака, а также безопасная эксплуатация топлива.

Проводились исследования использования водорода в качестве топлива на серийных автомобилях РАФ-2203 и ГАЗ-24, оборудованных криогенной системой и криобаком для жидкого водорода. Стендовые испытания показали, что автомобильный двигатель может работать практически без переделки как на чистом водороде, так и с добавками водорода к основным топливам. При этом, например, добавки 5 - 10% водорода приводят к экономии до 40% бензина и резкому снижению токсичности ОГ. Показана надежность и безопасность криогенного оборудования автомобилей; разработаны рекомендации для опытно-промышленного использования малой серии автомобилей, работающих на добавках водорода к основному топливу, на трассах Москвы.

Наибольший интерес в качестве вторичных энергоносителей представляет аккумулирование водорода в составе металлогидридов. Для зарядки металлогидридного аккумулятора через гидрид некоторых металлов при низких температурах пропускают водород и отводят тепло. При работе двигателя гидрид нагревается горячей водой или ОГ с выделением водорода. Как показали исследования, на транспортных установках наиболее целесообразно использовать комбинированную систему хранения, включающую гидриды железо-титан и магний-никель.

Объемная энергоемкость лучших гидридов приближается к уровню жидкого водорода, поэтому объем гидридного бака может быть меньше объема криогенного бака для жидкого водорода. Масса самого гидридного блока, однако, примерно в 10 раз выше по отношению к жидкому водороду из-за значительной плотности металлического носителя. Тем не менее суммарные массы гидридной и жидководородной топливных систем соизмеримы из-за большой массы криогенных баков.

Автомобиль с ДВС и гидридным аккумулятором водорода имеет большую массу и меньший запас хода по сравнению с автомобилем, работающим на бензине, но меньшую массу и больший запас хода, чем существующие и перспективные типы электромобилей. Гидридный аккумулятор не требует существенного ухода, быстро заряжается, себестоимость его ниже, а срок службы больше, чем аккумуляторных батарей. Перспективным является сочетание аккумуляторов с различными гидридными компонентами, например на основе железо-титанового сплава и сплавов магния. Низкотемпературный компонент обеспечивает запуск двигателя, а высокотемпературный, характеризующийся более высоким содержанием водорода, - его основную работу. Согласно расчетам при такой комбинации двух аккумуляторов общей массой 200 кг и суммарной вместимостью 50 - 75л пробег автомобиля при одной заправке составит около 400 км.

Еще статьи по теме

Экологические проблемы автомобильного транспорта
Ежегодно в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается около 2 млрд. т нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды. В крупных г ...

Понятие и значение водных ресурсов
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для быт ...