Двигатель на водороде видео своими руками: Крошечный водородный двигатель заменил аналоги на ископаемом топливе

Израильская компания Aquarius Engines анонсировала водородную версию свободнопоршневого линейного генератора, над которым она работает с 2014 года. Предполагается, что такие устройства найдут применение в гибридных автомобилях и автономных электрогенераторах.

В основе разработки Aquarius Engines лежит свободнопоршневой ДВС. Его главная особенность — отсутствие кривошипно-шатунного механизма. В установке всего один цилиндр. В нем перемещается закрепленный на центральной штанге плоский поршень, разделяющий внутреннее пространство на две камеры сгорания. С мотором объединен линейный генератор, с помощью которого движения штанги поршня преобразуются в электроэнергию.

Использование свободнопоршневой конструкции делает двигатель Aquarius компактным, легким, энергоэффективным, простым в изготовлении и обслуживании. Он состоит всего из 20 компонентов, из которых движется только штанга с поршнем, и не нуждается в обычной для ДВС системе смазки.

Читайте также: Chevrolet Colorado Zh3 — водородный внедорожник от GM (видео)

Сейчас Aquarius Engines стремится сделать свою разработку более экологичной, поэтому создала модификацию, потребляющую водород вместо ископаемого топлива. О подобной модернизации обычного поршневого ДВС недавно сообщила Toyota. Работоспособность водородного мотора Aquarius уже официально подтверждена тестами, проведенными AVL-Schrick, австрийской фирмой по консалтингу в сфере автомобилестроения.

Свободнопоршневые линейные генераторы Aquarius, работающие на традиционном топливе, в настоящее время проходят полевые испытания по всему миру. В январе этого года компания объявила о завершении первого этапа длительного тестирования, выполняемого в партнерстве с финской корпорацией Nokia. Основная цель совместного проекта — проверка надежности электрогенераторов Aquarius и совместимого с ними программного обеспечения, обеспечивающего дистанционные мониторинг и управление.

Nokia собирается использовать разработку израильской компании на удаленных вышках связи. Сейчас, в ходе второго этапа испытаний, партнеры тестируют линейные генераторы с ДВС на объектах, находящихся в Германии, Польше, Австралии, Сингапуре и Новой Зеландии.

Применение экологичного водородного топлива в современных условиях повышает привлекательность двигателя, особенно в странах, где уже развивается использование водорода, например, в Японии. Пользуясь этим, Aquarius Engines уже установила стратегические партнерства с японскими компаниями по производству автокомпонентов TPR и Musashi Seimitsu Industry.

Читайте также: Водородным двигателем внутреннего сгорания оснастили спорткар Toyota

Источник: aquariusengines.com

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Водородный двигатель для автомобиля, как избавиться от нефтяной зависимости

Запасы нефти подходят к концу, что вынуждает человечество искать альтернативные источники энергии, способные заменить «черное золото». Одним из решений является применение водородного двигателя, отличающегося меньшей токсичностью и большим КПД. Главное то, что запас сырья для производства горючего почти неограничен.

Когда появился водородный двигатель? В чем особенности его устройства, и каков принцип действия? Где применяется такая технология? Реально ли сделать такой мотор своими руками? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Когда появился водородный двигатель, основные компании, ведущие его разработку

Интерес к применению водорода появился еще в 70-х годах в период острого дефицита топлива. Первым современным разработчиком, который представил двигатель для автомобиля работающий на водороде, стал концерн Toyota. Именно он в 1997 году выставил на всеобщее обозрение внедорожник FCHV, который так и не пошел в серийное производство.

Несмотря на первую неудачу, многие компании продолжают исследования и даже производство таких автомобилей. Наибольших успехов добились концерны Тойота, Хендай и Хонда. Разработки ведут и другие компании — Фольксваген, Дженерал Моторз, БМВ, Ниссан, Форд.

В 2016 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom (ранее GEC-Alsthom) . Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение в конце 2017 года по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).

В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.

Интерес к покупке Coranda iLint уже проявила Норвегия, Дания и другие страны.

Особенности водорода как топлива для двигателя

В ДВС бензин смешивается с воздухом, после чего подается в цилиндры и сгорает, в результате чего происходит перемещение поршней и движение транспортного средства.

Применение водорода в виде топлива имеет ряд нюансов:

• После сжигания топливной смеси на выходе образуется только пар.
• Реакция воспламенения происходит быстрее, чем в случае с дизельным топливом или бензином.
• Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
• Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
• Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
• Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
• Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы мотора путем дозирования консистенции.

С учетом перечисленных нюансов применять H₂ в чистом виде для двигателя внутреннего сгорания нельзя. Требуется внесение конструктивных изменений в ДВС и установка дополнительного оборудования.

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

• Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
• Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
• Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Как отмечалось выше, конструкция мотора, работающего на H₂, почти не отличается от ДВС за исключением некоторых аспектов.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения. Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Принцип работы

Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:

1. Моторы внутреннего сгорания;
2. Двигатели на водородных элементах.

Водородные моторы внутреннего сгорания

В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.

В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).

В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.

После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.

Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от H₂O для последующей реакции с O₂.

Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.

Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.

Двигатели на водородных элементах

Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).

В анодную секцию подается H₂, а в катодную камеру — O₂. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).

Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.

Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.

Где использовались водородные топливные элементы?

Особенность топливных элементов водородного типа —способность производить энергию для электрического мотора. Как результат, система заменяет ДВС или становится источником бортового питания на транспортном средстве.

Впервые топливные элементы были использованы в 1959 году компанией из США.

Если говорить в целом, топливные элементы применяются:

• НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ. В отличие от КПД стандартного двигателя, они показывают лучшие результаты. На испытании первого автобуса топливные элементы показали КПД в 57%. Сегодня такие устройства тестируются многими производителями автомобилей — Хонда, Форд, Ниссан, Фольксваген и другими.
• НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ. На современном этапе больше 60% транспорта на ж/д — тепловозы. Сегодня водородные поезда разрабатываются во многих странах — Японии, Дании, США и Германии.
• НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ. Водородные топливные элементы наиболее востребованы на подводных лодках. Активные работы в этом направлении ведутся в Германии и Испании, а в роли заказчиков выступают другие страны, среди которых Италия, Греция, Израиль.
• В АВИАЦИИ. Первые самолеты на водородном двигателе появились еще в 80-х годах прошлого века. На современном этапе новый вид топлива применяется для создания беспилотных летательных аппаратов (в том числе вертолетов).

Также водородные топливные элементы нашли применение на вилочных погрузчиках, велосипедах, скутерах, мотоциклах, тракторах, автомобилях для гольфа и другой технике.

Преимущества и недостатки

Чтобы понять особенности и перспективы водородного двигателя в автомобиле, стоит знать его плюсы и минусы. Рассмотрим их подробнее.

Плюсы:

• ЭКОЛОГИЧНОСТЬ. Внедрение водородного двигателя — возможность забыть о проблеме загрязнения окружающей среды. При глобальном переходе на этот вид топлива удастся снизить парниковый эффект и, возможно, спасти планету. Экологичность новых разработок подтверждена компанией Тойота. Работники концерна доказали, что выхлоп из машины безопасен для здоровья. Более того, выходящую воду можно пить, ведь она дистиллирована и очищена от примесей.
• ОПЫТ РАЗРАБОТОК. Известно, что водородный двигатель создан давно, поэтому с его применением на автомобилях проблем быть не должно. Если углубится в историю, первое подобие мотора на водороде в начале XIX века удалось создать Франсуа Исаак де Ривазу — конструктору из Франции. Кроме того, в период блокады Ленинграда на новый вид топлива было переведено почти 500 машин.
• ДОСТУПНОСТЬ. Не менее важный фактор в пользу H₂ — отсутствие дефицита. При желании этот вид топлива можно получать даже из сточных вод.
• ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В РАЗНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ. Существует мнение, что водород используется только в ДВС. Это не так. Новая технология задействована при создании топливного элемента, с помощью которого удается получить электрический ток и запитать электромотор транспортного средства. Преимущества заключаются в безопасности и отсутствии ископаемых элементов, что исключает загрязнение окружающей среды. На современном этапе такая схема считается наиболее безопасной и пользуется наибольшим спросом у разработчиков.

Также к плюсам стоит отнести:

• Минимальный уровень шума;
• Улучшение мощности, приемистости и других параметров двигателя;
• Большой запас хода;
• Низкий расход горючего;
• Простота обслуживания;
• Высокий потенциал применения в виде альтернативного топлива.

Недостатки водородного двигателя:

• СЛОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ H₂ ИЗ ВОДЫ. Как отмечалось, данный газ считается наиболее распространенным элементом на планете, но в чистом виде его почти нет. Этот газ имеет минимальный вес, поэтому он поднимается и удерживается в верхних слоях атмосферы. Атомы H₂ быстро связываются с другими элементами, в результате чего образуется вода, метан и другие вещества. Вот почему для применения водорода его необходимо извлечь, а для этого требуются большие объемы энергии. На текущий момент такое производство нерентабельно, что тормозит процесс внедрения водородных двигателей. По приблизительным расчетам цена литра, сжиженного H₂ равна от 2 до 8 евро. Итоговые расходы во многом зависят от способа добычи топлива.
• ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ЗАПРАВОК. Не меньшая проблема — дефицит АЗС, готовых заправлять машины водородным топливом. Проблема заключается в высокой стоимости оборудования для таких автозаправочных станций (если сравнивать с обычной АЗС). Сегодня разработано множество проектов станций для заправок водородом — от крупных до небольших заправок, но из-за дороговизны и отсутствия массового применения водородных двигателей на автомобилях процесс внедрения идеи может растянуться на десятилетия.
• НЕОБХОДИМА ДОРОГОСТОЯЩАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ДВС. Как отмечалось, водородное топливо теоретически может использоваться для заправки ДВС. Но для применения H₂ в качестве основного топлива требуются конструктивные изменения. Если ничего не менять, мощность мотора падает на 20-35%, а ресурс силового узла значительно снижается. Но и это не главный недостаток. Опасность в том, что такой механизм проработает недолго и быстро выйдет из строя. Сгорая, водородная смесь выделяет большее тепло, что приводит к перегреву поршневой и клапанной системы, а мотор работает в режиме повышенных нагрузок. Кроме того, высокие температуры негативно влияют на материалы, из которых сделан силовой узел, и смазывающие вещества. В результате рабочие элементы двигателя быстро износятся. Это значит, что без модернизации ДВС применение H₂ невозможно.
• ДОРОГОВИЗНА МАТЕРИАЛОВ. Главным «камнем преткновения» в вопросе развития водородных технологий является высокая стоимость материалов. В качестве катализатора используется платина, цена которой для рядового автовладельца очень высока. Проще потратить деньги и подарить дорогое кольцо жене, чем отдавать их для установки новой детали. Надежда остается на ученых, которые ищут альтернативы для дорогостоящего катализатора. Проводятся тестирования элементов, способных заменить драгоценный металл.

Кроме уже рассмотренных выше, стоит выделить еще ряд недостатков:

• Опасность пожара или взрыва.
• Риски для планеты, ведь увеличение объема водорода может привести к непоправимым последствиям для озонового слоя.
• Увеличение веса машины из-за применения мощных АКБ и преобразователей.
• Наличие проблем с хранением водородного топлива — под высоким давлением или в сжиженном виде. Исследователи еще не пришли к единому выводу, какой из вариантов лучше.

Опасность водородного топлива

В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.

В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения H₂ достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.

Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним. Кроме того, чрезмерное количество H₂ приводит к появлению удушья.

Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.

Кроме того, сжиженный H₂ имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.

Из рассмотренного выше напрашивается вывод, то водородный двигатель опасен, и использовать его крайне рискованно.

На самом деле, газообразный водород имеет небольшой вес и в случае утечки он рассеивается в воздухе. Это значит, что риск его воспламенения минимален.

В случае с удушьем такая ситуация возможна, но только при нахождении в замкнутом помещении. В ином случае утечка водородного топлива опасности для жизни не несет. В оправдание стоит отметить, что выхлопные газы ДВС (а именно угарный газ) также несут смертельный риск.

Современные автомобили с водородными двигателями

Возможность применения двигателей на водородном топливе заинтересовала многих производителей. В результате в автомобильной индустрии появляется все больше машин, работающих на данном газе.

К наиболее востребованным моделям стоит отнести:

• Компания Тойота выпустила автомобиль Fuel Cell Sedan. Для устранения проблем с дефицитом пространства в салоне и багажном отсеке емкости с водородным топливом размещены на полу транспортного средства. Fuel Cell Sedan предназначен для перевозки людей, а его стоимость составляет 67.5 тысяч долларов.
• Концерн БМВ представил свой вариант автомобиля Hydrogen Новая модель протестирована известными деятелями культуры, бизнесменами, политиками и другими популярными личностями. Испытания показали, что переход на новое топливо не влияет на комфортабельность, безопасность и динамику транспортного средства. При необходимости виды горючего можно переключать с одного на другой. Скорость Hydrogen7 — до 229 км/час.
• Honda Clarity — автомобиль от концерна Хонда, который поражает запасом хода. Он составляет 589 км, чем не может похвастаться ни одно транспортное средство с низким уровнем выбросов. На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
• «Монстр» от Дженерал Моторс показан в октябре 2016 года. Особенность автомобиля заключается в невероятной надежности, что подтверждено проведенными исследованиями армией США. Во время испытаний транспортное средство прошло больше 3 миллионов километров.
• Концерн Тойота выпустил на рынок водородную модель Mirai. Продажи начались еще в 2014 году на территории Японии, а в США — с октября 2015 года. Время на заправку Mirai составляет пять минут, а запас хода на одной заправке 502 км. ФОТО 21 22 Недавно представители концерна заявили, что планируют внедрять данную технологию не только в легковой транспорт, но и в вилочные погрузчики и даже грузовики. 18 колесный грузовик уже тестируется в Лос-Анжелесе.
• Производитель Лексус планирует свой вариант автомобиля с водородным двигателем в 2020 году, поэтому о транспортном средстве известно мало подробностей.
• Компания Ауди представила концепт H-tron Quattro в Детройте. По заверению производителя машина может проехать на одном баке около 600 км, а набрать скорость до 100 км/час удается за 7,1 секунду. Машина имеет «виртуальную» кабину, заменяющую стандартную приборную панель.
• БМВ в сотрудничестве с Тойотой планирует выпуск своего водородного транспортного средства к 2020 году. Производитель заверяет, что запас хода новой модели составляет больше 480 км, а дозаправка будет занимать до 5 минут.
• В 2013 году в компании Форд заявили, что активное производство водородных двигателей начнется уже к концу 2017 года при сотрудничестве с Ниссан и Мерседес-Бенц. Но реализовать задуманное на практике пока не удается — работники концерна находятся на этапе разработки.
• Мерседес-Бенц на Франкфуртском автосалоне представил внедорожник GLC, который появится на рынке в конце 2019 года. Авто комплектуется аккумулятором на 9,3 кВт*ч, а запас хода составляет 436 км. Максимальная скорость ограничивается электроникой на уровне 159 км/час.
• Nikola Motor представила грузовой автомобиль с водородным двигателем, имеющий запас хода от 1287 до 1931 км. Стоимость нового автомобиля составит 5-7 тысяч долларов за аренду в месяц. Выпуск планируется начать с 2020 года.
• Производитель Хендай создал новую линейку Tucson. На сегодняшний день произведено и реализовано 140 машин. Бренд Hyundai Genesis представил свой автомобиль с водородным двигателем GV Впервые транспортное средство было представлено в Нью-Йорке, но его производство пока не планируется.
• Великобритания тоже не отстает в плане новых технологий. В стране уже можно арендовать водородный автомобиль Riversimple Rasa на три или шесть месяцев. Машина весит чуть больше 500 кг и способна проехать на одной заправке около 500 км.
• Дизайнерский дом Pininfarina создал машину на водородном топливе h3 Speed. Особенность авто заключается в способности ускорятся до сотни всего за 3,4 секунды, а максимальная скорость — 300 км/час. Время на заправку составляет всего три минуты. Стоимость новой модели достигает 2,5 млн. долларов.

Трудности в эксплуатации водородных ДВС

Главным препятствием для внедрения новой технологии является чрезмерные расходы на получение водородного топлива, а также на приобретение комплектующих материалов.

Возникают проблемы и с хранением H₂. Так, для удерживания газа в требуемом состоянии требуется температура на уровне -253 градусов Цельсия.

Простейший способ получения водорода — электролиз воды. Если производство H₂ требуется в промышленных масштабах, не обойтись без высоких энергетических затрат.

Чтобы повысить рентабельность производства, требуется применение возможностей ядерной энергетики. Чтобы избежать рисков, ученые пытаются найти альтернативы такому варианту.

Перемещение и хранение требует применения дорогих материалов и механизмов высокого качества.

Нельзя забывать и о других сложностях, с которыми приходится сталкиваться в процессе эксплуатации:

• Взрывоопасность. При утечке газа в закрытом помещении и наличии небольшой энергии для протекания реакции возможен взрыв. Если воздух чрезмерно нагрет, это только усугубляет ситуацию. Высокая проникаемость H₂ приводит к тому, что газ попадает в выхлопной коллектор. Вот почему применение роторного мотора считается более предпочтительным.
• При хранении водорода применяются емкости, имеющей большой объем, а также системы, исключающие улетучивание газа. Кроме того, используются устройства, исключающие механическое повреждение емкостей. Если для грузовых машин, водного или пассажирского транспорта эта особенность не имеет большого значения, легковая машина теряет ценные кубометры.
• При больших нагрузках и высокой температуре H₂ провоцирует разрушение элементов ЦПГ (цилиндропоршневой группы) и смазки в двигателе. Использование специальных сплавов и смазочных материалов приводит к повышению стоимости производства водородных двигателей.

Будущее водородных двигателей

Применение H₂ открывает большие перспективы и не только в автомобильной сфере. Водородные двигатели активно применяются на ж/д транспорте, на самолетах и вертолетах. Также они устанавливаются на вспомогательной технике.

Интерес к разработке таких моторов проявляют многие концерны, о которых уже упоминалось выше — Тойота, БМВ, Фольксваген, Дженерал Моторс и другие.

Уже сегодня на дорогах встречаются реальные автомобили, которые работают на водороде. Многие из них рассмотрены выше — БМВ 750i Hydrogen, Хонда FSX, Тойота Mirai и другие.

К работе подключились почти все крупные концерны, которые пытаются найти свою нишу на рынке.

Главным недостатком остается высокая цена H₂, нехватка АЗС, а также дефицит квалифицированных работников, способных обслуживать такую технику. Если имеющиеся проблемы удастся решить, машины с водородными двигателями обязательно появятся на наших дорогах.

Конкурирующие технологии

Внимание к моторам на водороде развеивается по той причине, что у технологии имеются конкуренты.

Вот только некоторые из них:

• ГИБРИДНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА — автомобили, способные работать от нескольких источников энергии. Многие концерны объединяют обычный двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор. Еще один вариант гибридной машины — совмещение ДВС, а также силового узла, использующего в качестве топлива сжатый воздух.
• ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АВТОМОБИЛИ (ЭЛЕКТРОМОБИЛИ) — транспортные средства, которые приводятся в движение с помощью одного или группы электрических моторов, питающихся от АКБ или топливных элементов. В таких машинах ДВС не применяется. Электромобили не стоит путать с авто, имеющими электрическую подачу, а также с электрическим общественным транспортом (троллейбусами и трамваями).
• АВТОМОБИЛИ НА ЖИДКОМ АЗОТЕ. Источником энергии, как уже понятно по названию, является жидкий азот (находится в специальных емкостях). Мотор работает следующим образом. Топливо нагревается в специальном механизме, после чего испаряется и преобразуется в газ высокого давления. Далее оно направляется в мотор, где действует на ротор или поршень, передавая таким способом имеющуюся энергию. Машины на жидком азоте были представлены публике, но на современном этапе они не получили широкого применения. Один из таких автомобилей «сыграл» в фильме «Жидкий воздух» в 1902 году. Разработчики уверяют, что такое транспортное средство способно проехать больше 100 км на одном баке.
• АВТОМОБИЛЬ НА СЖАТОМ ВОЗДУХЕ. Особенность транспортного средства заключается в применении пневмодвигателя, благодаря которому и перемещается транспортное средство. Специальный привод называется пневматическим. Вместо топливовоздушной смеси источником энергии является сжатый воздух. Как отмечалось выше, такая технология входит в состав гибридных машин.

Можно ли сделать своими руками?

Технология работы двигателя на газ известна давно, и многие концерны достигли успехов в вопросе внедрения водородных двигателей. Над совершенствованием классического ДВС задумались и народные умельцы.

Суть заключается в подаче в камеру сгорания специального газа. Такое устройство носит название системы Брауна. При этом бензин также подается в двигатель, но смешивается с газом, что обеспечивает лучшее горение.

В результате появляется водяной пар, очищающий клапана и поршни двигателя от нагара, улучшающий характеристики мотора и повышающий его ресурс.

Чтобы своими руками разложить воду на газ, требуется катализатор, дистиллят, электроды и электричество.

Конструкция собирается из подручных материалов. Допускается применение одной банки, но лучше использовать шесть.

После вырезаются пластинки и объединяются по принципу крест-накрест. Далее они обматываются проволокой и крепятся на крышке. Важно, чтобы электроды не замыкались между собой.

На последнем этапе банки заполняются электролитом и катализатором. Такая схема может работать на любом автомобиле.

Если же говорить о полноценном водородном двигателе, то в гаражных условиях сделать его конечно же не получится из-за сложности технологии.

Сделано в СССР своими руками: Ихтиандры и Тритон — журнал За рулем

Первые самодельные амфибии появились еще на заре 1960‑х, когда и технических требований на такие машины не было.

Советское движение «самавто» отметилось и машинами класса «гран туризмо», и моноприводными кроссоверами, и даже внедорожниками. Но жителям Страны Советов, не избалованным разнообразием серийных форм и конструкций, хотелось большего!

Материалы по теме

Морская пехота

Строить автомобили-амфибии наши люди пробовали еще на заре 1960‑х, когда и технических требований на такие машины не было. Изобретателей, проживавших в далекой от столиц провинции, это не смущало. Однако со временем они, конечно, захотели выезжать на своих машинах на дороги общего пользования. Появились и технические требования.

Материалы по теме

Одним из них, как и для обычных сухопутных самоделок, стал рабочий объем двигателя — до 900 см³ и наличие не более четырех мест. Но реально и на это, и на многое другое удивительно демократичные по нынешним временам комиссии, от которых зависела регистрация самоделок в ГАИ, смотрели не очень строго. В частности, появились машины и с волговскими моторами.

Амфибия по сравнению с сухопутными автомобилями могла быть крупнее: длина — до 4800 мм, ширина — до 1800 мм, а высота — до 1650 мм. Минимальное расстояние от плоскости дороги до нижней точки амфибии должно было составлять 150 мм. Понятно, что амфибии необходимы были все полагающиеся нормальному автомобилю световые приборы. Но это было самой несложной задачей.

Разумеется, амфибии не стали массовым явлением в мире «самавто», как, впрочем, и во всем мире. Зато в Союзе появились заметные и очень интересные машины.

Ихтиандр и Ихтиандр-2

Знаменитая, известная всем любителям «самавто» амфибия Игоря Рихмана по имени Ихтиандр.

Знаменитая, известная всем любителям «самавто» амфибия Игоря Рихмана по имени Ихтиандр.

На воде Ихтиандр мог быть не только амфибией, но и яхтой ­с парусом.

На воде Ихтиандр мог быть не только амфибией, но и яхтой ­с парусом.

Одна из них — Ихтиандр инженера Игоря Рихмана. Гармоничный автомобиль с герметичным дюралевым (с пенопластовыми панелями изнутри) кузовом и сдвижным для входа/выхода колпаком, объединявшим боковые стекла и часть крыши. Машина появилась в 1979 году. Двигатель ВАЗ‑2103 и коробка передач ЗАЗ‑966 стояли сзади и приводили не только колеса, но и водометный движитель. При выезде из воды водомет и колеса можно было использовать одновременно.

Подвеска Ихтиандра была оригинальной: независимой торсионной спереди и сзади.

Ихтиандр‑2 — это вторая, более поздняя амфибия Игоря Рихмана.

Ихтиандр‑2 — это вторая, более поздняя амфибия Игоря Рихмана.

На шоссе машина развивала приличные 120 км/ч, на воде — до 20 км/ч, что тоже очень солидный показатель даже для некоторых аналогичных зарубежных конструкций тех лет. Позднее, проехав на первой машине около 400 тысяч км, Рихман построил Ихтиандр‑2 с мотором от Нивы, коробкой передач от ЛуАЗа и более модным кузовом.

Тритон

Если Ихтиандр был плавающим автомобилем-амфибией, то не менее известный некогда Тритон Дмитрия Кудрячкова — это ездящий катер, вернее — глиссер. Машина достигала на воде 60 км/ч (!), а на шоссе — 100 км/ч. Кузов уникального глиссера — несущий и герметичный, на буковом каркасе из бакелитовой фанеры, обшитой стеклотканью.

Катер на колесах Тритон конструкции Дмитрия Кудрячкова.

Катер на колесах Тритон конструкции Дмитрия Кудрячкова.

Материалы по теме

Тритон оснастили двигателем ГАЗ‑24 и коробкой передач ЗАЗ. Через самодельный редуктор момент передавался на водометный движитель. Подвески Тритона — оригинальные пружинные, передняя унифицирована с задней. Перед въездом в воду колеса с подвесами можно было снять или, если плаванье предстояло недолгое, просто поднять над ватерлинией.

При этом оригинальная тормозная система оставалась герметичной! Не без труда, но машину все-таки удалось зарегистрировать в ГАИ. На работу и на рынок на ней ездить никто, конечно, не собирался, но на дороги общего пользования Тритон выезжал законно.

На воде Тритон со снятыми колесами мог достичь скорости 60 км/ч.

На воде Тритон со снятыми колесами мог достичь скорости 60 км/ч.

Конечно, амфибии — автомобили единичные, на любителя, и в наших реалиях далекие даже от мелкосерийного производства. Зато уже в перестроечные времена появились полноприводные самоделки, теоретически пригодные к производству небольшими партиями. По крайней мере, так тогда казалось. О них мы еще расскажем — заходите почаще!

Фото: из архива «За рулем»

электролизер своими руками, чертежи, получение в домашних условиях, для автомобиля

Водородный генератор может отличаться по размерам и качеству материалов, которые применялись при его изготовлении Раньше загородные дома можно было отапливать только одним способом – растапливали печь дровами или углем. Сегодня же для отопления частного дома используют разнообразное топливо: дизель, мазут, природный газ, электричество. Однако с ростом цен на топливо многие владельцы домов стараются найти более дешевый способ отопления. Одним из них является обычная вода, которую использует водородный генератор для образования такого топлива, как водород. Водород является неиссякаемым источником энергии. Его можно применять не только для обогрева помещений, но и для автомобиля.

Генератор водорода: устройство и его принцип работы

Использовать водород для обогрева жилых домов очень выгодно, так как он обладает высокой теплотворной способностью и при этом не происходит выделения вредных веществ. Однако в чистом виде добыча водорода невозможна, большое содержание его находится в реках, морях и океанах. Организм человека даже состоит из 63% водорода.

Чистый водород можно получать из многих различных химических соединений, например, водорода и кислорода. Самый известный способ получения водорода – это электролиз воды.

Чтобы получить чистый водород необходимо воду расщепить на два атома (НН) водорода и атом кислорода (О). Это и есть принцип работы водяного генератора: получение водорода с помощью электролиза. Газ, который выделяется при этом, назвали в честь великого физика Брауна и он имеет формулу ННО. Такой газ при сгорании не образует вредных веществ и является экологически чистым продуктом. Однако смесь водорода с кислородом образует в итоге горючий газ, который является взрывоопасным. Поэтому используя в домашних условиях электролизер, нужно соблюдать дополнительные меры безопасности.

Перед тем как приступить к использованию генератора водорода, нужно тщательно ознакомиться с инструкцией

Водяной двигатель имеет такое устройство:

• Генератор водородного типа, где и происходит электролиз;
• Горелка, она устанавливается в самой топке;
• Котел, он выполняет функцию теплообменника.

На производство такого газа, как браун, используется в четыре раза меньше энергии, чем выделяется при его сгорании. Электричество при этом расходуется очень экономно, а топливо, которое ему необходимо – это обычная вода.

Водородный генератор: его достоинства и недостатки

Сегодня электролизёр является таким же привычным устройством, как например, плазменный резак или ацетиленовый электрогенератор. Такая электролизная установка, работающая на воде (печка), стала достаточно популярной, ее применяют для обогрева частных домов, а так же устанавливают на мотоцикл или авто для экономии топлива.

Водородный генератор является экологически чистым топливом, единственным отходом, который он вырабатывает, есть вода. Она выделяется в газообразном состоянии и известна нам, как водяной пар. А он, в свою очередь, никакого негативного влияния на окружающую среду не оказывает.

Такое устройство обладает и другими положительными достоинствами, но так же и недостатками. Самый важный недостаток – это его взрывоопасность. Однако соблюдая все предосторожности и правила безопасности, можно избежать негативных последствий.

Водородный реактор имеет свои преимущества:

• Работает на воде;
• Экономит электричество;
• Является экологически чистым;
• Высокий КПД;
• Простота обслуживания.

Такой прибор HHO можно приобрести в готовом виде в специализированном магазине, стоит он будет, конечно совсем не дешево. Однако можно сделать его и своими руками из доступных деталей, сэкономив при этом приличную сумму. Однако ему нужна защита от воды и отдельный домик для хранения.

Самодельный водородный генератор: пошаговая инструкция

Изготовление водородного генератора можно осуществит в домашних условиях, но для этого будут нужны чертежи и пошаговая инструкция всего процесса. Схема электролизера очень проста (ее можно смотреть в интернете), поэтому каких-либо специфических материалов практически не понадобится.

Для создания самодельного генератора водорода нам понадобятся некоторые инструменты и материалы: пластиковый контейнер или полиэтиленовая канистра с крышкой, прозрачная трубка длиной 1м, с диаметром 8 мм, болты, гайки, силиконовый герметик, лист нержавейки, 3 штуцера, обратный клапан, фильтр, ножовка по металлу, гаечные ключи и нож.

Собрав все это, можно приступать к его изготовлению. Сборка осуществляется по чертежам, которые можно найти в интернете или же заказать у специалиста.

Инструкция изготовления:

• Из листа нержавейки вырезаем 16 одинаковых пластин.
• Сверлим отверстие в одном из углов. Угол должен быть одинаковым у всех 16.
• Противоположный угол обязательно спиливаем.
• Устанавливаем пластины поочередно на приготовленные болты, изолируя их шайбами и полиэтиленовыми трубками. Они не должны контактировать между собой.
• Стягиваем всю конструкцию гайками, получается батарея.
• Крепим данную конструкцию в пластиковую емкость, отверстия смазать герметиком.
• Просверливаем отверстия в крышке, обрабатываем их так же силиконом, затем вставляем штуцера.

Чтобы сделать самодельный водородный генератор, нужно предварительно посмотреть обучающее видео и изучить советы профессионалов

Самодельный кислородный гидролизер готов. Теперь его только нужно проверить на работоспособность. Для этого нужно заполнить емкость водой до болтов крепления и закрыть ее крышкой. Одеваем на один из трех штуцеров шланг из полиэтилена, а второй его коней опускаем в отдельную емкость, заполненную так же водой. К болтам нужно подключить электричество, если на поверхности появились пузырьки, значит, генератор работает и выделяет водород. После такого подключения и проверки, воду сливаем, а затем заливаем в емкость готовый щелочной электролит, чтобы получить больше выделяемого газа.

Электролизер для автомобиля: виды катализаторов

Водородный генератор, при установке, способен снизить расход топлива у легковых или грузовых машин, мотоциклов, а так же сократит выброс в атмосферу вредных веществ. На сегодняшний день, такой генератор для автомобиля приобретает популярность. Процесс электролиза в авто происходит благодаря применению специального катализатора. В конечном итоге получается оксиводород (ННО), который смешиваясь с топливом, что и способствует его полному сгоранию.

Благодаря такой установке можно сэкономить горючее на 50%. А так же, установив данную конструкцию в свой автомобиль, вы не только уменьшите токсичные выхлопы, но и: увеличите эксплуатационный срок двигателя, снизите температуру самого мотора и при этом повысите мощность всего силового агрегата.

Все процессы, которые происходят в водородном генераторе, происходят автоматически по специальной программе. Эта программа вшита в компьютер, который и управляет всем автомобилем. Машина без него попросту не будет работать.

Существует несколько видов катализаторов:

• Цилиндрические;
• С открытыми пластинами или их еще называют сухими;
• С раздельными ячейками.

Самостоятельно водородный генератор можно изготовить, однако специалисты делать этого не рекомендуют, так как это устройство очень сложное по конструкции и при этом еще не безопасно. Если вы все же решили сделать его сами, тогда лучше всего подойдет для этих целей аккумулятор, вышедший из строя.

Авто на воде своими руками: чертежи (видео)

В настоящее время, водородный генератор – это не просто плод воображения, а действительно реальное устройство, которое поможет эффективно обогреть ваш дом, а так же снизит расходы бензина для автомобиля. Так же водород является безопасным для атмосферы.

Добавить комментарий

Водородный автомобиль своими руками — BBC News Русская служба

17 июня 2009

Автомобиль можно будет постоянно дорабатывать в интернете

В Лондоне состоялась презентация автомобиля на водородном топливе, конструкцию которого можно будет дорабатывать в интернете: таким образом ее изготовители смогут совершенствовать машину практически «на ходу».

Средство передвижения, спроектированное компанией Riversimple, способно развивать скорость до 80 км/ч, а ее дальность пробега на одном баке составляет 322 километра.

К 2013 году компания намерена наладить промышленное производство своего детища, которое будет предоставляться желающим в аренду за 200 фунтов стерлингов (около 315 долларов) в месяц, причем в эту сумму будут входить топливо и обслуживание.

А десятка прототипов машины появится на улицах одного из британских городов уже в следующем году; правда, какой именно город имеется в виду, пока держится в секрете. Объявлено, однако, что в нем будет создана сеть водородных заправочных станций, которые Riversimple построит в партнерстве с газовой компанией BOC.

«Открытый проект»

Riversimple утверждает, что выйдет на рынок водородных автомобилей быстрее своих конкурентов, и сделает это благодаря уникальной бизнес-формуле.

Автомобиль планируется выпускать на независимых малых предприятиях небольшими партиями. Для этого компания намерена распространять чертежи машины с помощью некоммерческой организации 40 Fires Foundation, которая превратит это в открытый проект, работающий на тех же принципах, что и программное обеспечение с «открытым кодом».

Конструкция автомобиля может меняться в зависимости от условий рынка, с использованием доступных деталей и материалов.

По условиям контракта, если местный производитель внесет в устройство машины свои усовершенствования, они будут внедряться и на других предприятиях, что позволит постоянно развивать производственную линию.

В компании считают, что идея машины, предназначенной для аренды, а не продажи, обеспечит заинтересованность производителей в создании экономичного, надежного и качественного продукта.

А партнерство с ВОС обещает решить извечную проблему: что должно появиться раньше — сеть заправок или сам автомобиль.

Передовые технологии

Новая машина стала результатом изысканий в области высоких технологий.

Четыре ее мотора питаются от топливного элемента мощностью всего 6 кВт, в то время как все другие машины требуют как минимум 85 кВт — такая мощность необходима для разгона с места.

Riversimple решила эту проблему за счет так называемых «ультраконденсаторов», способных почти мгновенно высвобождать нужный объем энергии. Эти «ультраконденсаторы» перезаряжаются в момент торможения машины.

Поскольку у этого автомобиля нет двигателя внутреннего сгорания, коробки передач и трансмиссии, а корпус сделан из углепластика, он весит всего 350 кг.

2021 Автомобиль Toyota Mirai на топливных элементах

Mirai вырабатывает энергию, соединяя водород с кислородом из внешнего воздуха.

В основе Mirai водород из топливного бака и воздух, поступающий из впускной решетки, встречаются в Стек топливных элементов. Там химическая реакция с участием кислорода воздуха и водорода создает электричество, питающее Мираи. В конце концов, единственный побочный продукт — это вода.

Ограничено показано с доступными 20-дюйм. Диски из алюминиевого сплава Super Chrome.Показан прототип автомобиля с опциями с использованием визуальных эффектов.

Заправить Mirai просто. Там же насос и форсунка, как на бензоколонке. Когда вы накачиваете водород попадает в усиленные углеродным волокном топливные баки, где и хранится. Примерно через пять минут [mirai_fueling] вы будете готовы отправиться в путь.

Ограничено показано в Hydro Blue [extra_cost_color] с доступными 20-дюйм. Диски из алюминиевого сплава Super Chrome. Показан прототип автомобиля с опциями с использованием визуальных эффектов.

Водородные топливные баки Mirai прошли тщательные испытания и доказали соответствие Глобальным техническим правилам № 13. [mirai_safety] Его топливные баки с полимерным покрытием и углеродным волокном, покрытые углеродным волокном, поглощают в пять раз больше энергии удара, чем сталь. При высокоскоростном столкновении датчики предназначены для остановки потока водорода, и любой вытекший водород быстро улетучится обратно в атмосферу.

Резервуары с водородом показаны с использованием визуальных эффектов.

Мы делаем это еще проще. Mirai поставляется с бесплатным топливом на 15 000 долларов США или на 6 лет при покупке и 15 000 долларов США на бесплатное топливо на 3 года при аренде. После покупки мы предоставим вам топливную карту, поэтому все, что вам нужно сделать, это провести пальцем, чтобы начать заправку. [mirai_comp_fuel2]

Ограничено показано в Hydro Blue [extra_cost_color] с доступными 20-дюйм. Диски из алюминиевого сплава Super Chrome. Показан прототип автомобиля с опциями с использованием визуальных эффектов.

Национальная лаборатория Лос-Аламоса работает над водородными грузовиками

По последним данным, грузовики с дизельным двигателем ежегодно выбрасывают в воздух более 200 тонн CO2. Вот почему Национальная лаборатория Лос-Аламоса работает над новым проектом по замене грузовиков с дизельным двигателем на водородные.

«По мере того, как вы пытаетесь получить весь углерод из транспортной инфраструктуры, вы должны делать как легковые, так и тяжелые автомобили, — сказал Роб Боруп, исследователь из Национальной лаборатории Лос-Аламоса.

Транспортные средства, работающие на водороде, по определению являются электромобилями, но внутри нет батареи. Вместо этого они используют топливный элемент для объединения газообразного водорода с кислородом для производства электричества.

«Ваши единственные выбросы — это вода, потому что реакция водород плюс кислород, и это дает вам h3O. Таким образом, это автомобиль с нулевым уровнем выбросов», — сказал Борап.

Боруп сказал, что есть загвоздка.

«Водород должен откуда-то поступать, и сегодня его получают из природного газа, но сегодня топливные элементы намного эффективнее, чем сжигание внутри двигателя внутреннего сгорания, поэтому, просто перейдя на топливный элемент и водород из природного газа, вы можете получить Снижение выбросов CO2 на 40-50% », — сказал он.

По данным Аргоннской национальной лаборатории, в 2019 году на дорогах находилось около 6500 автомобилей с водородным двигателем и нулевых грузовиков.

Эксперты заявили, что технология есть, но инфраструктура все еще должна наверстывать упущенное,

, поэтому исследователи сосредоточились на грузовиках.

«Транспортные средства большой грузоподъемности, как правило, курсируют по более ограниченному маршруту, поэтому у вас может быть более ограниченная инфраструктура для заправки водородом, чтобы брать на борт большегрузные автомобили», — сказал Борап.

Исследователи ожидают, что грузовики, работающие на водороде, появятся на рынке всего через 5 лет, но время идет.

«Итак, вам действительно нужно обезуглерожить инфраструктуру сейчас, чтобы предотвратить ухудшение климата», — сказал Боруп.

Лос-Аламос — не единственная группа, работающая над увеличением количества водородных автомобилей на дорогах. На этой неделе Hyundai объявила, что хочет разработать версии всех своих коммерческих автомобилей на водородных топливных элементах в течение следующих семи лет.

Вы спросили, мы отвечаем на ваши вопросы о топливных элементах

На прошлой неделе я присоединился к группе экспертов для живого обсуждения топливных элементов, охватывающего все, что вам нужно знать об этой технологии чистой энергии. Мы просили вас задавать вопросы заранее и во время мероприятия, и мы получили больше вопросов, чем смогли ответить. Итак, теперь я отвечаю на некоторые из ваших вопросов, которые остались без ответа.

Можете ли вы обсудить топливные элементы для жилых и коммерческих зданий и их стоимость?
— от TydeFarm и Джима Б., оба по электронной почте

Ожидается, что стоимость топливных элементов для бытовой энергетики снизится в ближайшие годы из-за инвестиций в исследования и разработки, сделанных Министерством энергетики и промышленностью. В целом, стоимость топливных элементов по-прежнему выше, чем у других вариантов электроснабжения для жилых домов, но они обеспечивают высокую надежность и отказоустойчивость. Стоимость может варьироваться от 2300 долларов за киловатт до 4000 долларов за киловатт, без учета установки. Это означает, что жилой блок мощностью 5 киловатт может стоить до 20 000 долларов.

Топливные элементы для коммерческих зданий более распространены и стоят от 3500 долларов за киловатт до 5500 долларов за киловатт, в зависимости от типа топливного элемента и области применения. В дополнение к базовой нагрузке и обогреву для таких зданий, как больницы, гостиницы и промышленные предприятия, топливные элементы используются в приложениях телекоммуникаций и центров обработки данных для резервного питания, что демонстрирует надежность топливных элементов и готовность предприятий полагаться на топливные элементы для критически важная мощность.

Чтобы узнать больше о целевых расходах Департамента, ознакомьтесь с нашим Многолетним планом исследований, разработок и демонстраций.

Реформирование бортового топлива для автомобилей на топливных элементах может начаться менее чем за четыре минуты. Заправка инфраструктуры природным газом или метанолом кажется проще, так зачем выбирать водород?
— от Дэйва Хигдона в Твиттере

Примерно 10 лет назад у Департамента была активная программа бортового реформирования — способности превращать топливо в водород — для транспортных средств. Однако мы решили сосредоточиться на топливных элементах с прямым водородом для транспортных приложений (и, следовательно, на инфраструктуре водородных заправочных станций), исходя из низкой вероятности достижения ключевых показателей, которые сделают реформирование на борту жизнеспособным, таких как время запуска 30 секунд, способность переключаться с 10 до 90 процентов мощности за одну секунду и стоимость менее 10 долларов за киловатт.

Кроме того, не ожидалось, что реформирование бортового оборудования приведет к тому, что топливная эффективность будет значительно выше, чем у гибридных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, поэтому автопроизводители не были заинтересованы в его проведении.

Когда есть возможность использовать биотопливо для управления автомобилями (что было бы дешево, а технология уже существует), почему нужно интересоваться топливными элементами для управления автомобилями?
— от Navvab KHD в Google+

Чтобы достичь поставленной президентом цели по сокращению выбросов парниковых газов на 80 процентов к 2050 году, Министерство энергетики работает над сокращением выбросов углерода и использования нефти в транспортном секторе с помощью ряда технологий, в том числе биотопливо, электромобили и автомобили на топливных элементах.Биотопливо является ключевой частью нашей стратегии, но общей устойчивой биомассы в США будет недостаточно для замещения всей нефти, используемой во всем транспортном секторе.

Биотопливо из кукурузы и транспортных средств на топливных элементах, которые работают на водороде, производимом из природного газа, могут снизить выбросы парниковых газов примерно на 60 процентов по сравнению с сегодняшними бензиновыми двигателями внутреннего сгорания. Однако дополнительное преимущество транспортных средств на топливных элементах, использующих водород из возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, заключается в том, что они могут дополнительно снизить выбросы более чем на 90 процентов.

Какова долговечность топливных элементов при изменении температуры?
— от Омара Дельгадо через Facebook

Чтобы автомобили на топливных элементах достигли рыночного паритета с обычными автомобилями, они должны соответствовать целевым показателям долговечности (около 5000 часов или 150000 миль), но также функционировать во всем диапазоне рабочих условий. Топливные элементы могут работать при температурах значительно ниже точки замерзания и выше точки кипения воды и при уровнях влажности от сухих до влажных.И очень низкие, и высокие температуры могут повлиять на долговечность, но наши испытания на долговечность показывают, что мы идем по пути к достижению наших целей. Для получения дополнительной информации о технических задачах решения проблемы топливных элементов в холодную погоду ознакомьтесь с Многолетним планом исследований и демонстраций Департамента.

Каков типичный срок службы стационарного топливного элемента? Где производятся топливные элементы?
— от Лоуренса Гранд-Клемана по электронной почте

Текущий срок службы стационарного топливного элемента составляет 40 000-80 000 часов, в зависимости от технологии топливных элементов.Но такие факторы, как область применения, температура, загрязнения и рабочий цикл, могут повлиять на срок службы.

Топливные элементы разрабатываются и производятся во всем мире, включая США, Канаду, Корею, Японию и Европейский Союз. Только в 2012 году в США было произведено около 6000 топливных элементов — вдвое больше, чем в 2011 году. Более подробную информацию о состоянии рынка топливных элементов можно найти в Отчете о состоянии рынка за 2012 год Департамента.

Я хотел бы получить последнюю информацию о новых технологиях хранения топлива для топливных элементов.Какой прогресс был достигнут за последние годы?
— от Александры Герра в Твиттере

Целью Департамента по хранению водорода на борту является 300-мильный запас хода для автомобилей на топливных элементах. В последние годы мы продемонстрировали множество транспортных средств, использующих резервуары для хранения сжатого водорода под высоким давлением, со средней дальностью движения более 250 миль, а для полноразмерного внедорожника мы продемонстрировали запас хода до 430 миль при одной заправке. Однако стоимость по-прежнему остается проблемой, и запас хода должен быть достижимым для всего диапазона платформ легких транспортных средств без ущерба для пространства или производительности.В результате мы ищем новые способы повышения производительности и снижения стоимости резервуаров из углеродного волокна — прорыв, который может снизить затраты на резервуары с водородом на 30-50 процентов.

В то время как краткосрочным решением для хранения водорода являются резервуары со сжатым воздухом под высоким давлением, наше долгосрочное портфолио сосредоточено на материалах для хранения водорода, которые обладают потенциалом для увеличения емкости, более низкого давления и более высокой эффективности системы. В последние годы более 400 новых материалов для хранения водорода были исследованы и занесены в базу данных по материалам для хранения водорода с помощью наших трех центров передового опыта в области материалов.

Водородные автомобили: Нет загрязнения: Что мешает водородным автомобилям расти

671-сильный спортивный автомобиль на топливных элементах начал тянуть водород Hyundai

• Сегодня Hyundai объявила, что делает большую ставку на технологию водородных топливных элементов для всего, от изображенного на фото спортивного автомобиля до роботакси и больших коммерческих грузовиков.
• Заявление автопроизводителя «Hydrogen Wave» было сделано во время автосалона IAA в Мюнхене, Германия.
• Прототип спортивного автомобиля Concept FK, похоже, имеет более чем простое сходство с Kia Stinger.По словам Hyundai, он разрабатывается совместно с Rimac и будет использовать аккумуляторную батарею этого производителя.

Водород был топливом будущего почти столько, сколько мы себя помним, но перспективы его внедрения в массовые автомобили никогда не приближались. Были некоторые новаторские и редко покупаемые чудаки, такие как Honda Clarity FCEV, Toyota Mirai и Hyundai Nexo, которые предлагались только на очень ограниченных рынках. Теперь Hyundai стал первым крупным автопроизводителем, который посвятил себя водородному будущему с широким использованием топливных элементов в легковых автомобилях, поскольку он отказывается от производства двигателей внутреннего сгорания.


Hyundai сделал множество заявлений на водородной основе на автосалоне IAA в Мюнхене на этой неделе, но основным моментом, безусловно, является сегодняшнее подтверждение того, что бренд работает над новым спортивным автомобилем на водородном топливе, который в настоящее время является «мобильной лабораторией» под названием Concept FK. Компания опубликовала изображения замаскированного прототипа и опубликовала некоторые весьма впечатляющие детали. Нам сказали, что автомобиль будет развивать мощность до 671 лошадиных сил от того, что кажется новаторской комбинацией водородного топливного элемента, приводящего в действие переднюю ось, и электродвигателя с батарейным питанием, поворачивающего заднюю часть.Hyundai заявляет, что сможет разгоняться до 100 км / ч в Европе менее чем за четыре секунды. Учитывая заявленные результаты, это звучит пессимистично. Компания также заявляет, что автомобиль будет иметь запас хода более 373 миль, хотя это число предположительно исходит из оптимистичного европейского протокола тестирования WLTP.

Hyundai

Новый автомобиль разрабатывается совместно со специалистом по электромобилям Rimac, поскольку Hyundai является одним из автопроизводителей, которому принадлежит доля в хорватском стартапе.Concept FK будет использовать аккумуляторную батарею Rimac высокой мощности, предположительно связанную с той, что используется в гиперкаре Nevera.

«Мы абсолютно убеждены, что находимся на правильном пути, и мы не сможем выжить, используя только аккумуляторные технологии; «Мы твердо убеждены в этом», — сказал на автосалоне директор по маркетингу Hyundai Томас Шемера. «Если вы не изменитесь и не думаете о будущем, вы не сможете адаптироваться. Мир меняется очень быстро ».

Hyundai будет разрабатывать автомобили на топливных элементах наряду с электромобилями с батарейным питанием, но быстро сократит количество двигателей внутреннего сгорания, которые она предлагает на большинстве рынков.Компания подтвердила, что к 2035 году будет предлагать только модели электромобилей на европейском рынке и постепенно откажется от них к 2040 году.

Другие объявления компании в Мюнхене были менее захватывающими, но добавили дополнительное доказательство масштабов ее приверженности водород. В нем говорится, что его топливный элемент третьего поколения, являющийся развитием одного из моделей Nexo, будет доступен в версиях мощностью 100 кВт (134 л.с.) и 200 кВт (268 л.с.), причем менее мощная версия будет на 30 процентов меньше, чем стек Nexo. .Они также будут спроектированы так, чтобы обеспечить значительно лучшую долговечность. Hyundai заявляет, что срок службы топливных элементов Nexo составляет около 5000 часов, или 100 000 миль, но заявляет, что следующее поколение будет на 50-100 процентов лучше.


Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Компания работает над грузовиками и автобусами, работающими на водороде, а также продемонстрировала в Мюнхене то, что она описала как «дрон с прицепом», по сути, пару тележек на топливных элементах, которые могут перемещать прицеп грузовика под автономным управлением и с дальностью полета. до 620 миль.Компания также показала в Мюнхене версию «роботакси» Ioniq 5, оснащенную лидаром, которая, как утверждается, способна работать на уровне 4 автономии и будет использовать удаленных операторов, если застрянет.

Роботакси Hyundai на базе Ioniq 5.

Hyundai

Hyundai, похоже, также планирует доказать свою новую технологию с помощью проверенного временем способа принять участие в гонках. Schemera не стал подтверждать планы по автоспорту, но дал несколько очень общих намеков:

«Сколько в мире серий водородных гонок? Ноль.Но, может быть, через четыре года все может быть иначе. «Автоспорт — это очень хороший способ доказать свою технологию в экстремальных условиях», — сказал он. «Автоспорт может быть способом доказать новую технологию и ее надежность, а с точки зрения водорода это делает вещи интересными, потому что не так много компаний имеют Это. Мы считаем, что наша технология топливных элементов находится на переднем крае ».

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Преобразование классического автомобиля в автомобиль с нулевым выбросом углерода

Этот студент колледжа борется с изменением климата, делая экологически чистые автомобили более доступными

«Как мы можем взять людей, которых бросило движение за устойчивое развитие, и привлечь их?

Этот вопрос — то, что в буквальном смысле движет Блейком Тернером, студентом первого поколения колледжа из сельского штата Орегон, который изобрел революционный водородный комплект для переоборудования автомобилей.

За рулем своего бирюзового Chevrolet Corvair 1963 года Тернер на первый взгляд может не выглядеть послом в области топливной экономичности. Но откройте капот и приготовьтесь удивиться: старый двигатель Тернера оснащен комплектом, который может превратить любой двигатель, работающий на бензине, в двигатель, работающий на безуглеродном водороде.

Это рабочий прототип, который Тернер надеется получить в один прекрасный день. Его цель? Чтобы предоставить альтернативу людям, которые хотят водить экологически чистые автомобили, но не могут позволить себе варианты, представленные в настоящее время на рынке.«Взяв машину, которая у вас уже есть, и переделав ее, — говорит он, — это станет намного более экологичным, потому что вы не выбрасываете старую машину и не покупаете новую».

Изобретение не входило в первоначальный план Тернера. Выросший в небольшом городе Медфорд, штат Орегон, в средней школе он решил следовать очень практическому пути: после школы поступить в общественный колледж, затем поступить в университет, а затем найти работу автомобильным инженером. . Выбор карьеры имел смысл для Тернера.Во-первых, он унаследовал страсть к автомобилям, особенно к классике, от своего отца.

Во-вторых, он вырос в семье, где «сделай сам». «Поскольку у нас не было много денег, — говорит он, — если вы хотите что-то исправить, вы не можете просто отнести это механику, вы должны исправить это сами». И так рано он развил способность перестраивать вещи.

Но проект по химии в День Земли полностью изменил его курс.

Это было весной 2018 года, и Тернер учился в общественном колледже Роуг недалеко от своего родного города Медфорд.На День Земли его учитель химии дал студентам задание на тему окружающей среды: разработать идею, которая могла бы помочь смягчить последствия изменения климата.

Последний классный агрегат работал на сгорании, говорит Тернер, и сгорание всегда вызывало у него на уме одну вещь — автомобильный двигатель. Что, если, подумал он, двигатель, потребляющий бензин, можно было бы вместо этого переоборудовать, чтобы он работал на экологически чистом водороде? «Я посчитал, — говорит он, — и обнаружил, что это не только возможно, но и практично». Так родилась идея его химического проекта.

Составив проект и представив его, Тернер перешел к другим вещам. «Я сделал свою маленькую будку и немного поговорил об этом, и это было вроде того», — говорит он.

Затем наставник предложил ему развить свою идею дальше — создать прототип и принести его на InventOregon, региональный университетский конкурс изобретений, спонсируемый Государственным университетом Портленда (PSU). «Я сел и подумал, что, может быть, я смогу сделать это по-настоящему», — говорит Тернер. Итак, используя двигатель своего собственного классического Corvair, он сделал именно это.

После небольшого количества проб и ошибок с меньшим двигателем для картинга Тернер успешно переоборудовал двигатель автомобиля для сжигания водорода. Вместе с несколькими другими инженерами и своим братом Мелом он разработал комплект, который можно было прикрутить к двигателю и активировать переключателем внутри автомобиля для перехода с бензина на водород. «Тебе даже не нужно выходить из машины».

Они подали заявку на участие в конкурсе, но, как он вспоминает, появление прототипа в здании вызвало у них недоумение.«Гинденбург всегда приходит на ум, когда вы говорите о водороде».

Просто затащить машину внутрь было подвигом, потому что трансмиссия сломалась, и команде пришлось подтолкнуть ее вверх по рампе. А потом, после всех этих усилий, они не выиграли ни одного приза.

И все же Тернер не разочаровался. Следующие несколько месяцев он провел, дорабатывая свой дизайн и узнавая, как продать свою идею и превратить ее в бизнес. Он переехал в Портленд и поступил в PSU, где программа Business Accelerator помогла ему еще больше развить концепцию.Он нанял Мела в качестве медиа-менеджера, а студента бизнеса Шона Кривоногоффа в качестве бизнес-менеджера. По словам Тернера, он всегда считал себя изобретателем. Теперь он тоже начал думать о себе как о предпринимателе. Вместе со своим братом и сестрой Кривоноговым он основал собственную стартап-компанию под названием Turner Automotive.

Команда участвовала в другом конкурсе изобретений в PSU под названием CleanTech. На этот раз они выиграли — главный приз, а также большинство второстепенных призов. Затем команда снова участвовала в InventOregon 2019 года и получила второе место и приз зрительских симпатий.

Они продолжают участвовать в конкурсах технологий, изобретений и устойчивого развития и продолжают демонстрировать свой комплект перед широкой аудиторией. Они также собрали дополнительные средства, чтобы воплотить свой прототип в реальность.

В конце концов, Тернер хочет оказать влияние на общество и окружающую среду. «Я считаю, что изменение климата — это, безусловно, самая большая проблема, которую мы должны преодолеть как общество», — объясняет он. И в своем стремлении сделать экологическую ответственность доступной для всех, он черпает вдохновение в еще более классическом автомобиле — Model T.Хотя это был не первый изобретенный автомобиль, это был первый автомобиль, который был широко доступен для значительной части населения.

Вот какое влияние я хочу оказать, — говорит Тернер. «Создание чего-то, что, даже если люди не знают моего имени, они могут использовать и извлечь из этого пользу».

ARVE Ошибка: несоответствие src
url: https://youtu.be/0eCuosZiCuY
src in: https://www.youtube.com/embed/0eCuosZiCuY?feature=oembed&wmode=opaque
src gen: https: // www.youtube.com / embed / 0eCuosZiCuY Фактическое сравнение
url: https://youtu.be/0eCuosZiCuY
src in: https://www.youtube.com/embed/0eCuosZiCuY?wmode=opaque
src gen: https://www.youtube .com / embed / 0eCuosZiCuY


Итак, что же такое зеленый водород?

Компании и отраслевые группы часто объединяются для продвижения своей продукции. Гораздо более необычным был шаг, сделанный в прошлом месяце 10 крупными европейскими энергетическими компаниями и двумя ведущими отраслевыми организациями континента, объединившимися для запуска кампании, рекламирующей продукт, который ни одна из них на самом деле не продает.

Этот продукт является возобновляемым или «зеленым» водородом. И хотя сегодня это не является основной проблемой для этих компаний (Enel, EDP, BayWa и другие) или промышленных групп (SolarPower Europe и WindEurope), все видят, что зеленый водород играет жизненно важную роль в достижении глубокой декарбонизации энергетической системы.

Интерес к экологически чистому водороду стремительно растет среди крупных нефтегазовых компаний. Европа планирует сделать водород важной частью своего пакета Green Deal стоимостью триллион долларов, при этом ожидается, что в июле будет опубликована общеевропейская стратегия «зеленого» водорода.

«Мы не можем электрифицировать все», — сказал генеральный директор WindEurope Джайлс Диксон. «Некоторые производственные процессы и тяжелый транспорт должны будут работать на газе. А возобновляемый водород — лучший газ. Он полностью чистый. Это будет доступно, поскольку возобновляемые источники энергии сейчас так дешевы ».

Что такое зеленый водород? Введение в цветовую палитру водорода

Для бесцветного газа водород очень красочен.

Согласно номенклатуре, используемой исследовательской фирмой Wood Mackenzie, большая часть газа, который уже широко используется в качестве промышленного химического вещества, является коричневым, если он производится путем газификации угля или лигнита; или серый, если он производится путем паровой конверсии метана, при котором в качестве сырья обычно используется природный газ.Ни один из этих процессов не является экологически безопасным.

Якобы более чистый вариант известен как голубой водород, где газ производится путем паровой конверсии метана, но выбросы сокращаются за счет улавливания и хранения углерода. Этот процесс может примерно вдвое сократить количество производимого углерода, но до сих пор далеко не без выбросов.

Зеленый водород, напротив, может почти устранить выбросы за счет использования возобновляемых источников энергии, которые становятся все более распространенными и часто вырабатываются не в идеальное время, для обеспечения электролиза воды.

Бирюзовый цвет стал еще одним дополнением к палитре производства водорода. Его получают путем разложения метана на водород и твердый углерод с помощью процесса, называемого пиролизом. Бирюзовый водород может показаться относительно низким с точки зрения выбросов, потому что углерод можно либо захоронить, либо использовать в промышленных процессах, таких как сталелитейное производство или производство аккумуляторов, поэтому он не улетучивается в атмосферу.

Однако недавние исследования показывают, что водород бирюзового цвета на самом деле, вероятно, будет не более безуглеродным, чем голубая разновидность, из-за выбросов от источников природного газа и необходимого технологического тепла.

Как получить зеленый водород?

При электролизе все, что вам нужно для производства большого количества водорода, — это вода, большой электролизер и много электроэнергии.

Если электричество поступает из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце или гидроэнергетика, то водород фактически зеленый; единственные выбросы углерода — это выбросы, воплощенные в инфраструктуре генерации.

Проблема сейчас в том, что не хватает больших электролизеров, а обильные поставки возобновляемой электроэнергии по-прежнему обходятся недешево.

По сравнению с более устоявшимися производственными процессами, электролиз очень дорог, поэтому рынок электролизеров невелик.

И хотя производство возобновляемой энергии в настоящее время достаточно велико, чтобы вызвать изгибы кривой в Калифорнии и проблемы с сетью в Германии, перепроизводство — явление относительно недавнее. Большинство энергетических рынков по-прежнему нуждаются в большом количестве возобновляемых источников энергии только для обслуживания энергосистемы.

Как вы храните и используете эти вещи?

Теоретически есть много полезных вещей, которые можно сделать с зеленым водородом.Вы можете добавить его в природный газ и сжечь на тепловых электростанциях или в теплоцентралях. Вы можете использовать его в качестве прекурсора для других энергоносителей, от аммиака до синтетических углеводородов, или, например, для непосредственного питания топливных элементов в автомобилях и кораблях.

Начнем с того, что вы можете использовать его просто для замены промышленного водорода, который ежегодно вырабатывается из природного газа и который составляет около 10 миллионов метрических тонн только в США.

Основная проблема удовлетворения всех этих потенциальных рынков заключается в доставке зеленого водорода туда, где он необходим.Хранить и транспортировать легковоспламеняющийся газ непросто; он занимает много места и делает стальные трубы и сварные швы хрупкими и склонными к выходу из строя.

Из-за этого для транспортировки водорода в больших объемах потребуются специальные трубопроводы, строительство которых было бы дорогостоящим, создавая давление газа или охлаждая его до жидкости. Эти два последних процесса являются энергоемкими и еще больше снизят и без того невысокую эффективность использования зеленого водорода в оба конца (см. Ниже).

Почему зеленый водород внезапно стал такой большой проблемой?

Один из путей к почти полной декарбонизации — это электрификация всей энергетической системы и использование экологически чистых возобновляемых источников энергии.Но электрифицировать всю энергетическую систему будет сложно или, по крайней мере, намного дороже, чем объединение возобновляемой генерации с низкоуглеродным топливом. Зеленый водород — одно из нескольких потенциальных низкоуглеродных видов топлива, которое могло бы заменить сегодняшние ископаемые углеводороды.

По общему признанию, водород в качестве топлива далек от идеала. Его низкая плотность затрудняет хранение и перемещение. И его воспламеняемость может быть проблемой, как отмечалось в июне 2019 года на норвежской водородной заправочной станции.

Но и у других видов низкоуглеродного топлива есть проблемы, не в последнюю очередь из-за стоимости. И поскольку большинство из них требует производства зеленого водорода в качестве прекурсора, почему бы просто не придерживаться исходного продукта?

Сторонники указывают, что водород уже широко используется в промышленности, поэтому технические проблемы, связанные с хранением и транспортировкой, вряд ли будут непреодолимыми. Кроме того, газ потенциально очень универсален и может применяться в самых разных областях — от отопления и долгосрочного хранения энергии до транспортировки.

Возможность применения экологически чистого водорода в широком спектре секторов означает, что существует соответственно большое количество компаний, которые могут извлечь выгоду из растущей экономии водородного топлива. Из них, пожалуй, наиболее значительными являются нефтегазовые компании, которые все чаще сталкиваются с призывами сократить производство ископаемого топлива.

Несколько крупных нефтяных компаний входят в число игроков, борющихся за поул-позицию в разработке экологически чистого водорода. Shell Nederland, например, подтвердила в мае, что она объединила усилия с энергетической компанией Eneco для участия в последнем тендере голландского морского ветроэнергетического комплекса, чтобы создать рекордный водородный кластер в Нидерландах.Несколько дней спустя компания-разработчик солнечной энергии Lightsource BP сообщила, что обдумывает разработку австралийской электростанции по производству зеленого водорода, работающей на ветровой и солнечной энергии мощностью 1,5 гигаватта.

Заинтересованность Big Oil в экологически чистом водороде может иметь решающее значение для обеспечения коммерческой жизнеспособности топлива. Снижение затрат на производство экологически чистого водорода потребует огромных инвестиций и масштабов, что могут обеспечить крупнейшие нефтяные компании.

Сколько стоит производство зеленого водорода?

Производство зеленого водорода по-прежнему обходится дорого.В отчете, опубликованном в прошлом году (с использованием данных за 2018 год), Международное энергетическое агентство оценило стоимость зеленого водорода от 3 до 7,50 долларов за килограмм по сравнению с 0,90 до 3,20 доллара за производство с использованием паровой конверсии метана.

Снижение стоимости электролизеров будет иметь решающее значение для снижения цены на зеленый водород, но это потребует времени и масштабов. Стоимость электролизера может упасть вдвое к 2040 году с примерно 840 долларов за киловатт мощности на сегодняшний день, заявило в прошлом году МЭА.

Экономическое обоснование экологически чистого водорода требует очень большого количества дешевой возобновляемой электроэнергии, поскольку значительная часть теряется при электролизе.По данным Shell, КПД электролизера колеблется от 60 до 80 процентов. Проблема эффективности усугубляется тем фактом, что для многих приложений может потребоваться экологически чистый водород для питания топливного элемента, что приводит к дополнительным потерям.

Некоторые наблюдатели предположили, что производство экологически чистого водорода может вытеснить избыточные мощности возобновляемых источников энергии в крупных производственных центрах, таких как морские ветряные электростанции в Европе. Однако, учитывая все еще высокую стоимость электролизеров, сомнительно, захотят ли разработчики проектов по производству зеленого водорода оставить свои электролизеры без дела до тех пор, пока цены на возобновляемые источники энергии не упадут ниже определенного уровня.

Более вероятно, как это уже рассматривается Lightsource BP и Shell, девелоперы построят заводы по производству экологически чистого водорода с выделенными активами по производству возобновляемой энергии в местах с высоким уровнем ресурсов.

Сколько производится зеленого водорода?

По большому счету, немного. По данным Wood Mackenzie, в настоящее время на зеленый водород приходится менее 1 процента от общего годового производства водорода.

Но WoodMac прогнозирует рост производства в ближайшие годы.Количество проектов экологичных водородных электролизеров почти утроилось за пять месяцев до апреля 2020 года — до 8,2 гигаватт. Всплеск в основном был вызван увеличением масштабов развертывания электролизеров, при этом запланировано 17 проектов с мощностью 100 мегаватт или более.

И дело не только в том, что разрабатывается больше проектов. К 2027 году средний размер электролизеров, вероятно, превысит 600 мегаватт, сообщает WoodMac.

Кто возглавляет разработку зеленого водорода?

Зеленый водород, кажется, сейчас у всех на уме, и по крайней мере 10 стран смотрят на газ для обеспечения энергетической безопасности в будущем и возможного экспорта.Последней страной, которая присоединилась к этой группе, является Португалия, которая в мае представила национальную водородную стратегию, которая, как сообщается, оценивается в 7 миллиардов евро (7,7 миллиарда долларов) до 2030 года. В прошлом месяце лидер оффшорной ветроэнергетики Ørsted провозгласил первый крупный проект, нацеленный исключительно на транспортный сектор.

Помимо таких громких имен, множество небольших компаний надеются отхватить кусок растущего зеленого водородного пирога.Такие компании, как ITM Power, могут быть не так хорошо известны сегодня, но если зеленый водород оправдает хотя бы часть своих обещаний, однажды он может стать огромным.

А водородные автомобили?

А, да. Привлекающая внимание Toyota Mirai помогла зародить ранние надежды на то, что автомобили на водородных топливных элементах могут соперничать с электромобилями за замену двигателя внутреннего сгорания. Но по мере роста рынка электромобилей перспектива того, что водород станет серьезным соперником, исчезла из поля зрения, по крайней мере, в сегменте легковых автомобилей.

Сегодня на дорогах США находится примерно 7600 автомобилей на водородных топливных элементах, по сравнению с более чем 326 400 электромобилями, которые были проданы в США только в прошлом году.

Тем не менее, эксперты по-прежнему ожидают, что водород будет играть роль в обезуглероживании некоторых сегментов транспортных средств, в том числе вилочные погрузчики и большегрузные грузовики, которые, скорее всего, выиграют.

***

Дополнительная литература Wood Mackenzie, The Future for Green Hydrogen

.

No related posts.