Адельшин В.В., Пионтковская С.А.
СОВРЕМЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА В АВТОМОБИЛЯХ *
Аннотация:
водородное топливо – перспективная альтернатива бензину. Несмотря на имеющиеся трудности, водородные автомобили обладают рядом преимуществ. В статье рассматривается история применения водорода в качестве топлива, анализируются современные разработки в этой области и перспективы внедрения водородного транспорта.
Ключевые слова:
водородное топливо, топливные элементы, электрохимический генератор, экологичность, бесшумность, электролиз воды
Водород обладает удивительными свойствами, но на автотранспорте его практически не используют. Несмотря на постоянное удорожание бензина, люди продолжают его использовать. Ведущие автопроизводители также медлят с переходом на водородное топливо, ссылаясь на то, что необходимые установки для его производства будут доступны только к 2030 году. Вопреки этому, существует множество доказательств срочной необходимости внедрения водорода для автотранспорта. Интерес к водороду как к топливу зародился еще в XIX веке: французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз в 1806 году создал первый в мире двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, получая электрическую энергию методом электролиза воды. Позже бельгийский изобретатель Жан Жозеф Этьен Ленуар разработал первый самоходный транспорт, движимый энергией водорода. Если бы не переход на бензин в 1870 году, водород мог бы по праву стать основным топливом для человечества.В осажденном Ленинграде в конце 1941 года благодаря инициативе военного техника Б.И. Шелища вспомнили о водороде. Он предложил применять отработанный водородный газ от аэростатов для заправки автомобилей. За одну неделю группа специалистов переоснастила 600 грузовиков ГАЗ для работы на водородном топливе. После войны об этом инновационном подходе забыли, вернувшись к использованию бензина.В 1970-х годах, в период энергетического кризиса, необходимость в альтернативных источниках энергии снова стала актуальной. В одном из институтов переоборудовали весь автопарк на водородное топливо, что помогло преодолеть нехватку топлива. Однако распад Советского Союза привел к забвению этих успешных практик.Современные автомобили на водороде пока находятся на стадии разработки. Массовое производство все еще затруднено из-за недостаточно развитой инфраструктуры заправок. Промышленное получение водорода путем электролиза воды остается дорогостоящим процессом, поэтому автопроизводители медлят с переходом на него, ожидая более экономичных методов.Основным преимуществом автомобилей на водороде является их высокая экологичность: при сгорании водорода образуется только водяной пар. Хотя при этом сжигаются и различные масла, уровень токсичных выбросов значительно ниже по сравнению с бензиновыми двигателями. Также стоит отметить отсутствие дорогостоящих и опасных систем подачи топлива и бесшумность таких автомобилей. КПД электродвигателей на водородном топливе существенно превосходит двигатели внутреннего сгорания.Автомобили на водородном топливе имеют свои плюсы и минусы. Вот некоторые из них:1. Высокая стоимость производства топлива: Электролиз воды для получения водорода остается дорогостоящим процессом.2. Недостаток заправочных станций: Слаборазвитая инфраструктура заправок водородом сдерживает распространение таких авто.3. Тяжелый вес транспортных средств: Водородные элементы и батареи имеют значительные размеры и вес.4. Риски возгорания и взрыва: Работа с водородом требует повышенной осторожности из-за возможных опасностей.Несмотря на эти недостатки, водородные автомобили могут стать единственным спасением в условиях ухудшающейся экологии. Для их успешного внедрения необходимо развивать инфраструктуру, искать более доступные способы получения водорода и устанавливать стандарты для его применения. В мировой экономике водород продолжает играть важную роль как сырье для химической и нефтехимической промышленности.Японская компания Toyota начала разработку своего первого водородного автомобиля. Он будет оснащен гибридной энергетической системой, где водород будет подаваться в электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов, приводящий в движение мотор мощностью 80 кВт. Максимальная скорость автомобиля достигнет 150 км/ч, а три водородных бака обеспечат пробег в 250 км.Еще одна японская корпорация, Honda, готовит к выпуску свою новую водородную модель. Она будет работать с помощью ЭХГ и электрической тяги. Здесь бак для водорода высокого давления (до 35 МПа) расположен в днище автомобиля, при этом соблюдены все меры безопасности. Машина сможет развивать скорость до 140 км/ч и пробегать от 180 до 300 км, обладая хорошими разгонными характеристиками.Согласно планам японского правительства, к 2028 году в стране будет использоваться до 50 тысяч водородных автомобилей. Впрочем, не только японские компании занимаются их разработкой. Например, американская компания General Motors создала машину, в которой водород для топливных элементов ЭХГ производится непосредственно на борту, посредством химического преобразования бензина. Серийная модель от General Motors должна была выйти к 2023 году.Немецкий производитель BMW также активно работает в этой области и представил водородную версию своего автомобиля Mini. В данной модификации четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания использует впрыск сильно охлажденного водорода. Резервуар для жидкого водорода адаптирован к конструкции автомобиля, сохраняя при этом его интерьер и вместимость. В 2001 году в рамках тура «За мир чистой энергии», проходившего в таких городах, как Дубай, Брюссель, Милан, Торонто и Лос-Анджелес, BMW продемонстрировала 15 водородных автомобилей.Hermes Versand из Гамбурга начала испытания фуры, работающей на сжатом газообразном водороде. Этот автомобиль может развивать максимальную скорость 120 километров в час. При этом полезный объем фуры остается неизменным.
Номер журнала Вестник науки №7 (76) том 2
Ссылка для цитирования:
Адельшин В.В., Пионтковская С.А. СОВРЕМЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА В АВТОМОБИЛЯХ // Вестник науки №7 (76) том 2. С. 392 - 397. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/16799 (дата обращения: 09.09.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+