кущенко ргз. Оценка эффективности использования альтернативных видов топлива
 Скачать 0.74 Mb.
|
|
2.6 Водород Этот вид альтернативного топлива рассматривается в настоящее время как один из возможных заменителей бензина и дизельного топлива. Водород— очень перспективный энергоноситель. При его сгорании образуется тепло и вода. Будущее водородного топлива эксперты связывают, прежде всего, с топливными элементами, в которых происходит соединение водорода и кислорода с образованием водяного пара и электричества. Многие фирмы (Ford, General Motors, Toyota, Nissan и др. ) уже представляют концепткары с такими топливными элементами. Водородные заправки уже появились в Германии, Японии, США. В Калифорнии строят первые станции по электролизу воды, использующие ток, выработанный солнечными батареями. Водородный топливный элемент представляет собой устройство, преобразующее химическую энергию реакции соединения водорода с кислородом в электричество: 1) водород поступает на анод топливного элемента, где атомы разлагаются на электроны и протоны. Для ускорения процесса используют катализатор; 2) электроны поступают в электрическую цепь, создавая ток; 3) протоны проходят через полимерную электролитическую мембрану; 4) кислород (из окружающего воздуха) поступает на катод и соединяется с протонами и электронами водорода, образуя воду; 5) побочными продуктами реакции являются тепло и водяной пар.  Рис. 5. Схема водородного топливного элемента Примером системы снабжения водородом автомобиля, источником энергии которого служит топливный элемент, является схема, представленная в патенте Российской Федерации RU 2265920. Транспортное средство 1 с размещенной на нем установкой по производству водорода производит подачу водорода в пункт снабжения водородом 13. На платформе транспортного средства размещена система получения водорода 5. Система получения водорода содержит размещенные в контейнере 7 мембранную реформинг-установку 11, испаритель 4, водородный компрессор 8, водородный резервуар 6, резервуар с растворителем СО2 2, резервуар с исходным веществом 3. За счет использования мембранной реформинг-установки система получения водорода получается компактной. В пункте 13 снабжения водородом транспортное средство, на котором размещена установка по производству водорода, может получать бытовой газ 10, электрическую энергию и воду 9. Испаритель 4 предназначен для подачи водяного пара, используемого в процессе парового реформинга бытового газа. Полученный водород сжимают с помощью компрессора 8 и запасают в водородном резервуаре 6 или же в водородном резервуаре 12, установленном в пункте снабжения водородом. Двуокись углерода, образующаяся в процессе получения водорода, поглощается абсорбентом, например амином (растворитель СО2), находящимся в резервуаре 2 с растворителем СО2.  Рис. 6. Схема пункта снабжения водородом и транспортного средства с системой получения водорода: 1 — транспортное средство с установкой получения водорода; 2 — резервуар с растворителем СО2; 3 — резервуар с исходным веществом; 4 — испаритель; 5 — система получения водорода; 6, 12 — водородный резервуар; 7 — контейнер; 8 — водородный компрессор; 9 — подача воды/энергии; 10 — подача бытового газа; 11 — мембранная реформинг-установка; 13 — пункт снабжения водородом; 14 — автомобиль, заправляющийся водородом; 15 — заправочная колонка высокого давления Пункт снабжения водородом обеспечивает подачу водорода в автомобиль 14, использующий, топливный элемент как источник энергии, с помощью заправочной колонки 15 высокого давления. Есть еще один путь внедрения водорода на автотранспорте — это сжигание его в ДВС. Такой подход исповедуют BMW и Mazda. Перевод на водород ДВС не только делает их экологически более безопасными, но и повышает термический КПД. Водород обладает намного более широким, по сравнению с бензином, диапазоном пропорций смешивания его с воздухом, при которых еще возможен поджиг смеси. К недостаткам водорода как топлива необходимо отнести следующее: он отличается повышенной взрывоопасностью, для его хранения необходимы специальные способы и оборудование, высокая себестоимость получения водорода. Газообразный водород в соединении с биогазом тоже является видом альтернативного топлива, при сгорании которого не выделяется СО2. Газообразный водород можно получить в результате газификации биомассы или электролизом воды. Заключение В заключение уделим несколько слов будущему альтернативных топлив. Их применение, за исключением углеводородных газов, уже использующихся на практике, — пока еще далекая перспектива. В данный момент на очереди спирты и диметиловый эфир. На 2007 год запланирована реализация на опытно-конструкторском уровне результатов их исследований как топлив, хотя более развитые в технологическом отношении страны уже готовы принять новые технологии. Так Ford обещает переделать американские АЗС на торговлю более дешевым спиртосодержащим автомобильным топливом E85, состоящим из 85% алкоголя и 15% бензина. Переоборудованием АЗС займется фирма VeraSun Corp., которая уже имеет опыт такой переделки в южных штатах США и в Швеции. Сегодня из 180,000 АЗС в США только 500 приспособлены к розливу спиртосодержащего горючего E85. Для обеспечения спроса на E85 никаких особых мероприятий на транспорте проводить не потребуется благодаря дальновидной политике Ford, который уже давно делает машины с универсальными системами питания под бензин и спирт. По данным компании, на дорогах США уже сейчас эксплуатируется как минимум 1 миллион "всеядных" автомобилей. А в будущем году Ford планирует выпустить еще 250,000 самых популярных пикапов серии F-150, которые будут ездить на бензине и на спирте. Спирт в США производится главным образом из пшеницы, а спиртосодержащее горючее E85 при нынешних ценах на нефть получается вдвое дешевле обычного бензина. Не стоит забывать, что темпы внедрения экологических технологий на транспорте во многом обуславливаются политикой государства и являются показателем высокой технической и экологической культуры нации. Список литературы 1. Зарубежные масла, смазки и специальные жидкости. Международный справочник. Вып.— М.: Издательский центр «Техинформ» МАИ, 2008. — 128 с. 2. Манусаджянц О.И., Смаль Ф.В. Автомобильные эксплуатационные материалы. — М.: Транспорт, 2007. — 271 с. 3. Моторные масла. / Р. Балтенас, А.С. Сафонов, А.И. Ушаков, В. Шергалис. — Москва — СПб.: Альфа-Лаб, 2009. — 272 с. 4. Обельницкий А.М., Егорушкин Е.А., Чернявский Ю.Н. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. — М.: ИПО «Полигран», 2007. — 272 с. 5. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справочник. / Под. ред. В.М. Школьникова. — М.: Издат. центр «Техинформ», 2007. — 596 с 6. Экология и экологическая безопасность автомобиля: учебник / М. В. Графкина, В. А. Михайлов, К. С. Иванов. — М.: ФОРУМ, 2009. — 320 с. |