Водневий двигун

План

1. Трохи техніки.

2. Водень як паливо.

3. Замість паливного бака.

4. Паливний елемент.

ТРОХИ ТЕХНІКИ

Америка визначила собі завдання: у найближчі 10—15 років позбутися на¬фтової залежності. Єдиний вихід — якомога швидше запустити в серійне вироб¬ництво водневий автомобіль. Європа боїться відстати, крім того, європейцям доводиться виконувати прийняті в них норми на викид шкідливих речовин авто¬транспортом, які постійно стають більш жорсткими. У 1993 році були запровад¬жені норми «Євро-1», у 1996 році — «Євро-2», у 1999 році — «Євро-3», а з 2005 року в Європі планується ввести в дію ще більш жорсткі норми «Євро-4». У перспективі — повна заборона на викиди шкідливих речовин автомобілями, і тоді не можна буде обійтися без машини, яка працює на водні.

Головна перешкода для впровадження водневого автомобіля — відсутність системи промислового отримання водню в потрібних обсягах, систем його збе¬реження, транспортування й заправлення автомобілів. На думку американських фахівців, таку систему вдасться створити не раніше 2020—2030 pp. На пере¬хідний період провідні автовиробники можуть запропонувати так звані «гібридні автомобілі»: у них економічний двигун внутрішнього згоряння заряджає акуму¬ляторну батарею, яка живить електричний двигун. Такі автомобілі розробля¬ються практично всіма провідними автомобільними компаніями і вже серійно випускаються в Японії.

Класична схема: двигун внутрішнього згоряння рухає колеса з допомогою механічного приводу. Нас оточують тисячі автомобілів, але мало кому спадає на думку, шо їхня ефективність катастрофічно мала. Якщо взяти так звані «умови міського циклу руху», то загальний коефіцієнт корисної дії (ККД) автомобіля — 10—12 % (за містом, де менше світлофорів, 15—17 %). Отже, дев'ять літрів бен¬зину з десяти просто летять в атмосферу.

Автомобілі на водневому паливі умовно можна розділити на три класи.

Перший — це машини зі звичайним двигуном внутрішнього згоряння, який працює на водні або водневій суміші. Такі моделі можуть працювати на чистому водні або 5—10 % водню додають до основного палива. В обох випадках ККД двигуна збільшується (у другому випадку приблизно на 20 %) і вихлоп стає наба¬гато чистішим (вміст чадного газу (CO) і вуглеводнів (CnHm) зменшується в півто¬ра рази, оксидів нітрогену (NOK) — до п'яти разів). Такі двигуни й автомобілі були сконструйовані й пройшли всі випробування в нас і за кордоном приблиз¬но в 70—80-х роках. Однак, з огляду на витрати і й конструкційні складності, це може бути тільки проміжним, перехідним етапом на шляху до третього типу.

Другий — це машини з двома електроносіями, так звані гібридні. їх колеса рухає електропривод, енергію якому постачає акумулятор, що у свою чергу за¬ряджається від високоекономічного двигуна внутрішнього згоряння, який пра¬цює на водні або суміші водню з бензином. Це дуже вигідно, адже ККД елект-

родвигуна сягає 90—95 % на відміну від бензинового (35 %) або дизельного (50 %). Таким чином, загальний ККД підвищується до ЗО %, відповідно зни¬жується витрата палива. Навіть якщо для підзарядки акумулятора використо¬вується бензин, об'єм шкідливих викидів дозволить вкластися в норми «Євро-4» із десятикратним запасом. І все-таки отримати абсолютно чистий вихлоп можна тільки від автомобілів третього типу.

Третій — справжній водневий автомобіль — це машина з електродвигуном, який працює від паливного елемента, що знаходиться в автомобіли. Теоретично ККД паливного елемента, що працює на суміші водень—повітря, може переви¬щувати 85 %. Зараз вже вдалося одержати двигуни з ККД близько 75 % — це більш ніж удвічі вище відповідного покажчика найкращих двигунів внутріш¬нього згоряння. В умовах міста такі машини одержать п'яти-шестиразову пере¬вагу над звичайними автомобілями.