Современный экономичный автомобиль

Свойства водорода

ПоршеньАвтор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
Количество просмотров 6848 Количество комментариев 0

Необходимо считаться и с тем, что все ископаемые топлива будут в перспективе исчерпаны. Топливо из биомассы не в состоянии удовлетворить мировую потребность в моторном топливе. Можно производить еще некоторое количество искусственного топлива из биологических отходов, но всего этого будет явно недостаточно.

Поэтому есть все основания предполагать, что идеальным топливом будущего станет водород [2]. Он не является первичным энергоносителем, а представляет собой как бы природный аккумулятор энергии, очень легкий, неизнашиваемый и широкоупотребимый.

Некоторые свойства водорода приведены в табл. ниже. Плотность энергии в единице массы у водорода уникальна, поэтому уже сегодня он применяется на космических кораблях. Водород может быть отличным аккумулятором [3] производимой в ночное время электростанциями электроэнергии, приемлем для использования в газовой сети как для промышленных, так и бытовых нужд, его можно транспортировать на большие расстояния. Водород может хорошо применяться в двигателях внутреннего сгорания [4], газовых турбинах, двигателях Стирлинга и других источниках механической энергии.

Свойства бензина, дизельного топлива и водорода
ПараметрыБензинДизельное
топливо
Жидкий
водород
Плотность, кг/дм30,730,860,071
Температура кипения, °C38—204160—343-253
Низшая массовая теплотворная способность, кДж/кг4,49∙1044,30∙10412∙104
Низшая объемная теплотворная способность, кДж/м332,7∙10636,8∙1068,52∙106
Стехиометрическое отношение14,814,534,6
Температура воспламенения, °C257254574
Ламинарная скорость горения, м/с0,340,342,7

Водород — один из самых распространенных элементов на земле. Обычно его получают электролизом воды, в результате которого образуются водород и кислород. При воспламенении смесь этих газов сгорает с образованием воды. Таким образом энергию, затрачиваемую на разложение воды, вновь получают при сжигании смеси образующихся газов. Следовательно, водород — неуничтожаемый аккумулятор энергии, не нарушающий биологического равновесия на планете.

Вода, необходимая для получения водорода, имеется в избытке и при наличии электрического тока или приемлемого источника энергии можно повсюду получать водород. Образующийся одновременно с водородом кислород может применяться для различных целей. Выгодна была бы заправка автомобиля обоими этими газами, поскольку в двигателе они сгорали бы с образованием одной лишь чистой воды. Если же используется кислород атмосферы, содержащей, как известно, 79 % азота и 21 % кислорода, то наличие азота — инертного газа, обеспечивает снижение высоких скоростей сгорания, имеющих место и являющихся причиной стука, при горении смеси чистых H2 и O2. С другой стороны, присутствие азота приводит к тому, что при высоких температурах образуются токсичные окислы азота NOx. Для снижения максимальных температур сгорания целесообразно использовать рециркуляцию охлажденных отработавших газов.

Зависимость минимальной энергии воспламенения от состава топливовоздушной смеси
Зависимость минимальной энергии воспламенения E от состава топливовоздушной смеси α

Как видно из рис. справа, для воспламенения водорода в воздухе требуется очень небольшая энергия. Для сравнения на этом же рисунке приведена энергия E, необходимая для воспламенения смесей углеводородов в тех же условиях. Даже очень бедные смеси водорода с воздухом легко воспламеняются: небольшое количество водорода, вводимое в смесь бензина с воздухом, заметно улучшает воспламеняемость бедных смесей [5]. Это также учитывается при разработке способов экономии нефтяных топлив.

Последнее обновление 07.03.2014
Опубликовано 19.06.2012

Читайте также

Сноски

  1. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.//Стр. 299 - 301 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. См. статью «Водородный аккумулятор». – Прим. icarbio.ru
  3. См. статью «Водородный двигатель внутреннего сгорания». – Прим. icarbio.ru
  4. См. статью «Камеры сгорания бензиновых двигателей, обеспечивающие сжигание бедных смесей». – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Ваше имя:
Ваш e-mail: необязательное поле
Кто Вы?
Человек
Человек
Робот
Робот

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права. Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.
Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 ©.

Рейтинг@Mail.ru