Водородное топливо для автомобилей: экономия и экология. Часть 2

Июнь 27, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор

Использование водородного топлива для автотранспорта связано с решением важнейшей проблемы – безопасное и компактное хранение водорода на борту автотранспортного средства. При больших объемах водорода (например, использование его в авиационной или ракетно-космической технике, где запас водорода на борту измеряется тоннами), оптимально его хранение в криогенном виде. В системах автомобильного транспорта, которым свойственные небольшие расходы, эффективными могут быть другие методы хранения: в сжатом виде или в связи с интерметаллическими соединениями (ИМС).

Водородное топливо для автомобилей: экономия и экология. Часть 2

Из ИМС изучены соединения ТiFе и LaNi5. Их использование на практике ограничивается низкой массовой долей водорода, содержащегося в них (1,4-1,7%) и дороговизной (50 и 25 долл./кг. соответственно).

Для хранения водорода под высоким давлением (около 20 МПа) можно использовать металлопластиковые баллоны, которые предназначены для природного газа (метана), где водород имеет возможность накапливаться до 2,7% масс. Металлопластиковые водородные баллоны с давлением 39,2 МПа (накопление водорода до 7% масс) находятся в стадии разработки.

Так как в обозримом будущем нет возможностей производить водород с необходимыми мощностями, то рассматриваются методы получения его непосредственно на борту транспортного средства. Например, путем гидролиза магния, алюминия, гидрида лития. Но данные методы слишком дороги и подходят лишь для уникальных энергетических установок. Например, для воздухонепроницаемых ЭУ подводных аппаратов, которые применяют электрохимические генераторы с топливными элементами (ТЭ). Для автомобильного транспорта разрабатываются бортовые компактные установки риформинга углеводородного топлива.

В течение нескольких последних лет в Канаде, США, Китае, Германии, странах ЕЭС и других были приняты программы разработки экологически чистого автотранспорта, работающего на водородном топливе. Ключевое направление работ – создание кроме автомобилей с ДВС, автомобилей с электроприводом и твердополимерным ТЭ, автотранспорта с гибридной двигательной установкой. Активно идут работы по разработке автомобилей с нулевым выбросом на основе твердополименых ТЭ (карбонизация диоксида углерода при использовании углеводородного топлива).

Благодаря тому, что преобразование в ТЭ химической энергии топлива происходит прямо в электрическую, КПД установок с ТЭ может равняться 70-80%, а длительность работы зависит (в отличие от аккумуляторов) только от запасов топлива. Почти все лидирующие автомобильные компании мира работают в данном направлении. В нашей стране над этим в небольшом объеме работает ОАО «АвтоВАЗ». Для использования ТЭ в автотранспорте массово их стоимость должна уменьшиться до 50-100 долл./кВт (сегодня стоимость около 1000 долл./кВт). Существуют прогнозы, что к 2020 году потенциальный рынок ТЭ на транспорте достигнет мощности 57000 МВт. Наша страна из-за отсутствия необходимого финансирования по соответствующим разработкам отстает почти на 10 лет.

Соответствующие расчеты подтверждают экономическую и техническую возможность уже сегодня на основе избыточных электрических мощностей начать использовать водородное топливо в качестве моторного, что позволит оздоровить экологическую обстановку в мегаполисах, а также приблизить сроки более широкого исследования и освоения водородной энергетики.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий