Хранение с помощью промежуточных носителей.

Основная проблема использования водорода в качестве моторного топлива связана с его хранением. Температура кипения водорода равна 252,8°С. Поэтому хранить его на транспортном средстве можно в газообразном виде при обычных температурах и высоком давлении, в сжиженном виде при температурах ниже его температуры кипения или с использованием промежуточного носителя. Для эксплуатации наиболее рационально использование промежуточного носителя водорода. Такими носителями являются гидриды металлов (магния, ванадия, железа и др.) и их сплавы. Водород в них сохраняется в химически связанном состоянии и при необходимости извлекается из соединения при термическом, химическом или термохимическом воздействиях. Однако в настоящее время работы по переводу дизеля на водород пока не вышли из стадии отдельных лабораторных исследований. Возможность использования газообразного топлива в двигателях внутреннего сгорания определяется его физико-химическими свойствами.

Гидридные баки

Для хранения и транспортирования Н2, кроме обычных методов, разработанных для жидкого и газообразного водорода, перспективно использование твердых соед. - гидридов металлов и интерметаллидов. Последние способны реагировать с большими кол-вами Н2 при невысоких т-рах и давлениях (см. Гидриды). Из гидридов интерметаллидов наиб. интересны соед. на основе Ti, Fe, Mg, Ni, La и V. Они содержат до 400 см3 Н2 на 1 г гидрида, выделяют Н2 при сравнительно низких т-рах (150-200 °С) и относительно дешевы. Для хранения гидридов интерметаллидов разработаны спец. емкости - гидридные баки. Гидриды интерметаллидов м. б. использованы, в частности, на автотранспорте. Гидридный бак устанавливается на автомобиле и обогревается отработавшими газами двигателя: гидрид разлагается и выделяется водород, к-рый подается в двигатель как добавка к бензину.

Использование водорода в бензиново-водородных двигателях.

Более совершенной и широко испытанной конструкцией является бензино-водородный автомобиль, в котором для аккумулирования водо­рода используют металлогидрид, подогреваемый водой, которая, в свою очередь, нагревается в специальном теплообменнике за счет тепла отрабо­тавших газов. Выделяющийся водород проходит фильтр для очистки от частиц металлического носителя. С помощью редуктора давление водоро­да понижается до 0,2 МПа, и он посредством электромагнитных клапанов подается на впуск каждого цилиндра, куда впрыскивается и основное топ­ливо — бензин. Управление комбинированной топливной системой осу­ществляется микропроцессором, входными сигналами для которого слу­жат нагрузка и обороты двигателя, а также температура охлаждающей жидкости. Для аварийного отключения подачи водорода имеется электро­магнитный запорный клапан, включаемый водителем (тумблер на панели приборов). Пуск двигателя может производиться как на бензине, так и на водороде вплоть до температуры окружающего воздуха -15 °С. Масса ав­томобиля при устанозке дополнительной водородной системы питания по­высилась на 150 кг.

Программа управления подачей топлива обеспечивает работу двигателя на смеси бензина и водорода на средних нагрузках с регулируемым соотношением компонентов. На режиме холостого хода и малых нагрузках двигатель работает только на водороде, при больших нагрузках — на чистом бензине. Прекращение подачи водорода при повышенных нагрузках обусловлено стремлением сохранить максимальную мощность двигателя, а также избежать его жесткой работы, повышенных выбросов оксидов азота и проскока пламени на впуске.

Перевод на бензино-водородное питание снижает расход бензина в диапазоне скоростей движения 90—120 км/ч примерно вдвое и дает его экономию около 28% при езде по городскому ездовому циклу. При этом значительно снижаются выбросы токсичных продуктов: СО - в 7,3 раза, углеводородов и оксидов азота - примерно на 30%.

Опыт использования водорода как топлива в России и мире.

Практическое применение водорода в качестве моторного топлива началось в 1941 году. В Великую Отечественную войну в блокадном Ленинграде техник-лейтенант Шелищ Б.И. Предложил использовать водород, "отработавший" в аэростатах, как моторное топливо для двигателей автомобиля ГАЗ. Заставить с помощью энергии водорода двигаться самоходный экипаж смог в 1959 году бельгийский изобретатель Ленуар. Первый ДВС использовал в качестве топлива, как водород, так и светильный газ. Возможно, водород так бы и прижился в качестве основного топлива для автотранспорта, но в 1870 году стали использовать бензин в ДВС. Постепенно первые эксперименты с водородным топливом были забыты. В начале восьмидесятых годов начало зарождаться новое направление в применении водорода в качестве топлива для автомобилей, которое в настоящее время рассматривается как основная тенденция. Это направление связано с созданием автомобилей работающих на топливных элементах.

Водород – топливо для электромобилей