Prezantimi
Studimet e Diellit, yjeve, hapësirës ndëryjore tregojnë se elementi më i bollshëm i Universit është hidrogjeni (në hapësirë, në formën e një plazme inkandeshente, ai përbën 70% të masës së Diellit dhe yjeve).
Sipas disa llogaritjeve, çdo sekondë në thellësitë e Diellit, rreth 564 milion ton hidrogjen shndërrohen në 560 milion ton helium si rezultat i shkrirjes termonukleare, dhe 4 milion ton hidrogjen shndërrohen në rrezatim të fuqishëm që shkon në pjesën e jashtme. hapësirë. Nuk ka frikë se dielli së shpejti do t'i mbarojë rezervat e hidrogjenit. Ai ekziston për miliarda vjet dhe furnizimi me hidrogjen në të është i mjaftueshëm për të siguruar sa më shumë vite djegie.
Njeriu jeton në një univers hidrogjen-helium.
Prandaj, hidrogjeni është me interes të madh për ne.
Ndikimi dhe përfitimet e hidrogjenit këto ditë janë shumë të mëdha. Pothuajse të gjitha llojet e karburanteve të njohura tani, me përjashtim të, natyrisht, hidrogjenit, ndotin mjedisin. Kopshtaria zhvillohet çdo vit në qytetet e vendit tonë, por kjo, siç e shihni, nuk mjafton. Miliona modele të reja makinash që po prodhohen tani janë të mbushura me karburant që çliron gazrat e dioksidit të karbonit (CO 2) dhe monoksidit të karbonit (CO) në atmosferë. Frymëmarrja e ajrit të tillë dhe qëndrimi vazhdimisht në një atmosferë të tillë përbën një rrezik shumë të madh për shëndetin. Nga kjo, ndodhin sëmundje të ndryshme, shumë prej të cilave praktikisht nuk i nënshtrohen trajtimit, dhe aq më tepër është e pamundur t'i trajtojmë ato, ndërsa vazhdojmë të jemi në atmosferë, mund të thuhet, "të kontaminuar" me gazra shkarkimi. Ne duam të jemi të shëndetshëm dhe sigurisht, duam që brezat që do të na ndjekin të mos ankohen e të vuajnë nga ajri i ndotur vazhdimisht, por përkundrazi, të kujtojnë dhe t'i besojnë fjalës së urtë: "Dielli, ajri dhe uji janë tanët". miqtë më të mirë."
Ndërkohë, nuk mund të them se këto fjalë justifikojnë vetveten. Tashmë duhet të mbyllim sytë para ujit, sepse tani, edhe nëse e marrim qytetin tonë konkretisht, ka fakte që nga çezmat rrjedh ujë i ndotur dhe në asnjë rast nuk duhet ta pini.
Sa i përket ajrit, një çështje po aq e rëndësishme ka qenë në rendin e ditës prej shumë vitesh. Dhe nëse imagjinojmë, qoftë edhe për një sekondë, se të gjithë motorët modernë do të funksionojnë me karburant miqësor me mjedisin, i cili, natyrisht, është hidrogjeni, atëherë planeti ynë do të nisë një rrugë që të çon në një parajsë ekologjike. Por të gjitha këto janë fantazi dhe paraqitje, të cilat, për keqardhjen tonë të madhe, nuk do të bëhen së shpejti realitet.
Përkundër faktit se bota jonë po i afrohet një krize mjedisore, të gjitha vendet, madje edhe ato që ndotin mjedisin në një masë më të madhe me industrinë e tyre (Gjermania, Japonia, Shtetet e Bashkuara dhe, për fat të keq, Rusia) nuk kanë ngut për panik dhe filloni një politikë emergjente për ta pastruar atë.
Pavarësisht se sa shumë flasim për efektin pozitiv të hidrogjenit, në praktikë kjo mund të shihet mjaft rrallë. Por megjithatë, shumë projekte janë duke u zhvilluar, dhe qëllimi i punës sime nuk ishte vetëm të tregoja për karburantin më të mrekullueshëm, por edhe për aplikimin e tij. Kjo temë është shumë e rëndësishme, sepse tani banorët jo vetëm të vendit tonë, por të gjithë botës, janë të shqetësuar për problemin e ekologjisë dhe mënyrat e mundshme të zgjidhjes së këtij problemi.
Hidrogjeni në Tokë
Hidrogjeni është një nga elementët më të bollshëm në Tokë. Në koren e tokës, nga çdo 100 atome, 17 janë atome hidrogjeni. Ai përbën afërsisht 0.88% të masës së globit (duke përfshirë atmosferën, litosferën dhe hidrosferën). Nëse ju kujtohet se uji në sipërfaqen e tokës është më shumë
1,5 ∙ 10 18 m 3 dhe se pjesa masive e hidrogjenit në ujë është 11,19%, bëhet e qartë se ka një sasi të pakufizuar lëndësh të para për prodhimin e hidrogjenit në Tokë. Hidrogjeni është pjesë e naftës (10,9 - 13,8%), drurit (6%), qymyrit (thëngjilli i murrmë - 5,5%), gazit natyror (25,13%). Hidrogjeni është pjesë e të gjithë organizmave shtazorë dhe bimorë. Gjendet gjithashtu në gazrat vullkanikë. Pjesa më e madhe e hidrogjenit hyn në atmosferë si rezultat i proceseve biologjike. Kur miliarda tonë mbetje bimore dekompozohen në kushte anaerobe, një sasi e konsiderueshme hidrogjeni lëshohet në ajër. Ky hidrogjen në atmosferë shpërndahet shpejt dhe shpërndahet në atmosferën e sipërme. Duke pasur një masë të vogël, molekulat e hidrogjenit kanë një shpejtësi të madhe të lëvizjes së difuzionit (është afër shpejtësisë së dytë kozmike) dhe, duke rënë në shtresat e sipërme të atmosferës, mund të fluturojnë në hapësirë. Përqendrimi i hidrogjenit në atmosferën e sipërme është 1 ∙ 10 -4%.
Çfarë është teknologjia e hidrogjenit?
Teknologjia e hidrogjenit nënkupton një grup metodash dhe mjetesh industriale për prodhimin, transportimin dhe ruajtjen e hidrogjenit, si dhe mjetet dhe metodat për përdorimin e sigurt të tij bazuar në burime të pashtershme të lëndëve të para dhe të energjisë.
Cila është tërheqja e teknologjisë së hidrogjenit dhe hidrogjenit?
Kalimi i transportit, industrisë dhe jetës së përditshme në djegien e hidrogjenit është një mënyrë për një zgjidhje radikale të problemit të mbrojtjes së pellgut ajror nga ndotja nga oksidet e karbonit, azoti, squfuri dhe hidrokarburet.
Kalimi në teknologjinë e hidrogjenit dhe përdorimi i ujit si burimi i vetëm i lëndëve të para për prodhimin e hidrogjenit nuk mund të ndryshojë jo vetëm bilancin e ujit të planetit, por edhe bilancin e ujit të rajoneve të tij individuale. Kështu, kërkesa vjetore për energji e një vendi kaq shumë industrial si Republika Federale e Gjermanisë mund të sigurohet me hidrogjen të marrë nga një sasi e tillë uji, e cila korrespondon me 1.5% të rrjedhjes mesatare të lumit Rhine (2180 litra ujë japin 1 këtu në formën e H 2). Le të theksojmë kalimthi se një nga hamendjet brilante të shkrimtarit të madh fantastiko-shkencor Zhyl Vern bëhet i vërtetë para syve tanë, i cili përmes buzëve të heroit të rumit "Ishulli misterioz" (Kapitulli XVII), deklaron: "Uji. është qymyri i shekujve të ardhshëm”.
Hidrogjeni i marrë nga uji është një nga bartësit e energjisë më të pasur me energji. Në fund të fundit, nxehtësia e djegies së 1 kg H 2 është (në kufirin më të ulët) 120 MJ / kg, ndërsa nxehtësia e djegies së benzinës ose karburantit më të mirë hidrokarbur të aviacionit është 46 - 50 MJ / kg, d.m.th. 2.5 herë më pak se 1 ton hidrogjen korrespondon në energjinë e tij ekuivalente me 4.1 gisht, përveç kësaj, hidrogjeni është një lëndë djegëse lehtësisht e rinovueshme.
Duhen miliona vjet për të grumbulluar lëndë djegëse fosile në planetin tonë, dhe për të marrë ujë nga uji në ciklin e marrjes dhe përdorimit të hidrogjenit, duhen ditë, javë, dhe nganjëherë orë dhe minuta.
Por hidrogjeni si lëndë djegëse dhe lëndë e parë kimike ka edhe një sërë cilësish të tjera më të vlefshme. Shkathtësia e hidrogjenit qëndron në faktin se ai mund të zëvendësojë çdo lloj karburanti në fushat më të ndryshme të energjisë, transportit, industrisë dhe jetës së përditshme. Zëvendëson benzinën në motorët e automobilave, vajguri në motorët e avionëve jet, acetilenin në proceset e saldimit dhe prerjes së metaleve, gazin natyror për qëllime shtëpiake dhe të tjera, metanin në qelizat e karburantit, koksin në proceset metalurgjike (zvogëlimi i drejtpërdrejtë i xeheve), hidrokarburet në një numri i proceseve mikrobiologjike. Hidrogjeni transportohet lehtësisht përmes tubave dhe shpërndahet midis konsumatorëve të vegjël; ai mund të merret dhe ruhet në çdo sasi. Në të njëjtën kohë, hidrogjeni është një lëndë e parë për një numër sintezash të rëndësishme kimike (amoniak, metanol, hidrazinë), për prodhimin e hidrokarbureve sintetike.
Si dhe nga çfarë merret aktualisht hidrogjeni?
Teknologët modernë kanë në dispozicion qindra metoda teknike për prodhimin e karburantit hidrogjen, gazeve hidrokarbure, hidrokarbureve të lëngëta dhe ujit. Zgjedhja e kësaj ose asaj metode diktohet nga konsideratat ekonomike, disponueshmëria e lëndëve të para të përshtatshme dhe burimet e energjisë. Vende të ndryshme mund të kenë situata të ndryshme. Për shembull, në vendet ku ka tepricë të lirë të energjisë elektrike të prodhuar nga hidrocentralet, hidrogjeni mund të merret me elektrolizë të ujit (Norvegji); ku ka shumë lëndë djegëse të ngurta dhe hidrokarburet janë të shtrenjta, mund të merrni hidrogjen me gazifikimin e karburantit të ngurtë (Kinë); aty ku ka naftë të lirë, hidrogjenin mund ta merrni nga hidrokarburet e lëngëta (Lindja e Mesme). Megjithatë, shumica e hidrogjenit aktualisht merret nga gazet hidrokarbure nga konvertimi i metanit dhe homologëve të tij (SHBA, Rusi).
Në procesin e shndërrimit të metanit me avull uji, dioksid karboni, oksigjen dhe monoksid karboni me avull uji, ndodhin reaksionet katalitike të mëposhtme. Konsideroni procesin e prodhimit të hidrogjenit duke konvertuar gazin natyror (metan).
Prodhimi i hidrogjenit kryhet në tre faza. Faza e parë është shndërrimi i metanit në një furre me tuba:
CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2 - 206,4 kJ / mol
CH 4 + CO 2 = 2CO + 2H 2 - 248,3 kJ / mol.
Faza e dytë shoqërohet me parakonvertimin e metanit të mbetur të fazës së parë me oksigjen atmosferik dhe futjen e azotit në përzierjen e gazit nëse hidrogjeni përdoret për sintezën e amoniakut. (Nëse përftohet hidrogjen i pastër, faza e dytë, në parim, mund të mos ekzistojë).
CH 4 + 0,5O 2 = CO + 2H 2 + 35,6 kJ / mol.
Dhe së fundi, faza e tretë është shndërrimi i monoksidit të karbonit në avujt e ujit:
CO + H 2 O = CO 2 + H 2 + 41,0 kJ / mol.
Të gjitha këto faza kërkojnë avujt e ujit, dhe faza e parë kërkon shumë nxehtësi, prandaj procesi në aspektin e teknologjisë energjetike kryhet në atë mënyrë që furrat me tuba të nxehen nga jashtë nga metani i djegur në furra, dhe nxehtësia e mbetur e furrave të gripit përdoret për të marrë avujt e ujit.
Le të shqyrtojmë se si ndodh kjo në një mjedis industrial (Skema 1). Gazi natyror, që përmban kryesisht metan, paraprakisht pastrohet nga squfuri, i cili është një helm për katalizatorin e konvertimit, nxehet në një temperaturë prej 350 - 370 o C dhe nën një presion prej 4.15 - 4.2 MPa përzihet me avujt e ujit në raporti i vëllimeve të avullit: gaz = 3.0: 4.0. Presioni i gazit përpara furrës së tubit, raporti i saktë avulli: gazi, mbahet nga rregullatorët automatikë.
Përzierja e përftuar avull-gaz në 350 - 370 o C hyn në parangrohës, ku për shkak të gazrave të gripit nxehet në 510 - 525 o C. Më pas përzierja avull-gaz dërgohet në fazën e parë të shndërrimit të metanit - në furre me tuba, në të cilën shpërndahet në mënyrë të barabartë mbi tubat e reagimit të vendosur vertikalisht (tetë). Temperatura e gazit të konvertuar në daljen e tubave të reaksionit arrin 790 - 820 o C. Përmbajtja e metanit të mbetur pas furrës së tubit është 9 - 11% (vol.). Tubat janë të mbushura me katalizator.
Ku mund të merrni hidrogjen është i njohur për një kohë të gjatë, disa shekuj më parë. Metoda për prodhimin e hidrogjenit u përshkrua në detaje të mjaftueshme në botim:
O.D. Khvolson, Kursi i fizikës, Berlin, 1923, vëll. 3 dhe.
Rezulton se pa shkelur asnjë ligj të fizikës, mund të ndërtoni një makinë që do të prodhojë nxehtësi për shkak të ndryshimit pozitiv midis energjisë së djegies së hidrogjenit dhe energjisë së shpenzuar për marrjen e tij në procesin e elektrolizës së ujit.
Konkretisht, 2 g hidrogjen, kur digjen, lëshojnë 67,54 kalori të mëdha nxehtësie dhe gjatë elektrolizës së një tretësire të acidit sulfurik, në një tension prej 0,1 volt, do të shpenzohen më pak se 5 kalori të mëdha nxehtësie për të marrë të njëjtën sasi. hidrogjen. Në fund të fundit është se elektroliza nuk konsumon energjinë e ndarjes së molekulës së ujit në oksigjen dhe hidrogjen. Kjo punë kryhet pa pjesëmarrjen tonë nga forcat ndërmolekulare gjatë shpërbërjes së ujit nga jonet e acidit sulfurik. Ne shpenzojmë energji vetëm për të neutralizuar ngarkesat e joneve ekzistuese të hidrogjenit dhe pjesën e mbetur të SO- Sasia e hidrogjenit të çliruar nuk varet nga energjia, por vetëm nga sasia e energjisë elektrike e barabartë me produktin e fuqisë aktuale dhe kohën e saj. kalim
Kur hidrogjeni digjet, lirohet pikërisht energjia që do të duhej të bëhej për të shkëputur molekulën e hidrogjenit nga oksigjeni në ajër. Dhe kjo është 67.54 kalori të mëdha. Energjia e tepërt që rezulton mund të përdoret në mënyra të ndryshme.
Ju mund të merrni hidrogjen direkt në stacionet e karburantit dhe të furnizoni makinat me karburant me të.
Në një shtëpi, duke marrë një kilovat orë energji nga rrjeti, ne mund të marrim 10 kWh energji ngrohëse për nevojat shtëpiake. Ky është një lloj përforcuesi energjie. Nuk do të ketë nevojë për tubacione gazi, për ngrohje dhe dhoma kaldajash. Energjia do të përgatitet drejtpërdrejt në apartament nga uji, dhe përsëri vetëm uji do të jetë mbeturinë.
Në impiantet e mëdha industriale, edhe me efikasitet 33%, si në termocentralet bërthamore sot, duke djegur hidrogjen, do të marrim energji elektrike disa herë më shumë se sa është shpenzuar për marrjen e këtij hidrogjeni.
Përdorimi i hidrogjenit si lëndë djegëse për makinat është tërheqëse për shkak të disa avantazheve të tij të veçanta:
- kur hidrogjeni digjet në motor, formohet pothuajse vetëm ujë, gjë që e bën motorin me karburant hidrogjeni më miqësor me mjedisin;
- vetitë energjetike të larta të hidrogjenit (1 kg hidrogjen është e barabartë me pothuajse 4,5 kg benzinë);
- bazë e pakufizuar e lëndës së parë për prodhimin e hidrogjenit nga uji.
Hidrogjeni mund të përdoret si lëndë djegëse për makina në disa mënyra të ndryshme:
- mund të përdoret vetëm hidrogjeni;
- hidrogjeni mund të përdoret së bashku me karburantet konvencionale;
- hidrogjeni mund të përdoret në qelizat e karburantit.
Sigurisht, ka disa vështirësi teknike që duhet të adresohen. Rreth 30 vjet më parë, Akademik A.P. Aleksandrov, zhvilloi një seminar mbi energjinë e hidrogjenit. Ai tashmë diskutoi projekte teknike. Supozohej se energjia atomike do të përdoret për të prodhuar hidrogjen, dhe tashmë do të përdoret si lëndë djegëse. Por ishte e qartë se ata shpejt e kuptuan se energjia bërthamore nuk ishte aspak e nevojshme këtu. Pastaj të gjitha projektet e hidrogjenit u shpërdoruan, sepse nuk kishin nevojë për karburant hidrogjen, por plutonium.
Shkrimtari L. Ulitskaya, një gjenetist nga arsimi, shkruante në Obshchaya Gazeta më 16-22 maj 2002. “Periudha romantike në historinë e shkencës ka përfunduar. Jam absolutisht i sigurt se burimet e lira të energjisë elektrike janë zhvilluar prej kohësh dhe këto zhvillime janë në kasafortat e mbretërve të naftës. Jam i bindur se sot shkenca punon në atë mënyrë që ata nuk mund ta bëjnë këtë. Por derisa të digjet pika e fundit e naftës, zhvillime të tilla nuk do të çlirohen nga kasaforta, nuk kanë nevojë për rishpërndarje parash, paqeje, pushteti, ndikimi”.
Deri më tani, mbështetësit e zhvillimit të energjisë bërthamore po ngrenë pyetjen e kurorës: Ku është alternativa ndaj atomit? Duhet pritur kundërshtim i ashpër jo vetëm nga mbështetësit e energjisë bërthamore, por nga i gjithë kompleksi i karburanteve dhe energjisë. Ata nuk do të kursejnë asnjë përpjekje dhe para për të varrosur problemin e karburantit të hidrogjenit së bashku me entuziastët e tij.
Më shumë se 90% e hidrogjenit merret në rafinimin e naftës dhe proceset petrokimike. Gjithashtu, hidrogjeni gjenerohet kur gazi natyror shndërrohet në gaz sintezë. Procesi i marrjes së hidrogjenit nga elektroliza e ujit është jashtëzakonisht i shtrenjtë; për sa i përket konsumit të energjisë, praktikisht është i barabartë me sasinë e energjisë së marrë gjatë djegies së hidrogjenit në një motor.
Sot, pothuajse i gjithë hidrogjeni i prodhuar përdoret në procese të ndryshme të rafinimit të naftës dhe petrokimike.
Me ajër, hidrogjeni ndizet në mënyrë të qëndrueshme në një gamë të gjerë përqendrimesh, gjë që siguron funksionim të qëndrueshëm të motorit në të gjitha mënyrat e shpejtësisë.
Gazrat e shkarkimit janë praktikisht pa okside karboni (CO dhe CO2) dhe hidrokarbure të padjegura (CH), por emetimi i oksideve të azotit është dyfishi i emetimit të oksideve të azotit të një motori me benzinë.
Për shkak të reaktivitetit të lartë të hidrogjenit, ekziston mundësia e shpërthimit të flakës në kolektorin e marrjes dhe ndezjen e parakohshme të përzierjes. Nga të gjitha opsionet për eliminimin e këtij fenomeni, më optimale është injektimi i hidrogjenit direkt në dhomën e djegies.
Problemi i përdorimit të hidrogjenit si lëndë djegëse motorike është ruajtja e tij në një makinë.
Sistemi i ruajtjes së hidrogjenit të kompresuar zvogëlon vëllimin e rezervuarit, por jo masën e tij për shkak të rritjes së trashësisë së murit. Ruajtja e hidrogjenit të lëngshëm është sfiduese duke pasur parasysh pikën e tij të ulët të vlimit. Hidrogjeni i lëngshëm ruhet në kontejnerë me dy mure.
Kur hidrogjeni ruhet në formën e hidrideve metalike, hidrogjeni është në një gjendje të lidhur kimikisht. Nëse hidridi i magnezit përdoret si hidridi i metalit, raporti ndërmjet hidrogjenit dhe metalit bartës është rreth 168 kg magnez dhe 13 kg hidrogjen.
Temperatura e lartë e vetëndezjes së përzierjeve hidrogjen-ajër e bën të vështirë përdorimin e hidrogjenit në motorët me naftë. Ndezja e qëndrueshme mund të sigurohet nga ndezja e detyruar nga një qiri.
Vështirësitë në përdorimin e hidrogjenit dhe çmimi i lartë i tij kanë çuar në zhvillimin e një karburanti të kombinuar benzinë-hidrogjen. Përdorimi i përzierjeve benzinë-hidrogjen ju lejon të zvogëloni konsumin e benzinës me 50% me një shpejtësi prej 90 - 120 km / orë dhe me 28% kur vozitni në qytet.
- faqe -Komentet:
Unë jam për karburant të kombinuar benzinë-hidrogjen
Dhe unë jam në favor të përdorimit të një reaktor të lëvizshëm hidrogjeni, siç përshkruhet më sipër. Dhe nuk keni nevojë për anët dhe është e sigurt. Për sigurinë, siç dihet tashmë, mund të përdorni një vulë uji.
Askush nuk do të jetë në gjendje të ndezë hidrogjenin si lëndë djegëse përderisa ka naftë .... si mund të merrni ose shikoni vizatimet për instalimin për ngrohjen e sobës ……….
Në fillim të artikullit flitet për acidin sulfurik, pastaj rastësisht përmendet uji. Pra, me çfarë lëngu do të merremi dhe me paqartësitë mjedisore që lidhen me to?
Unë nuk jam kimist, ju kërkoj të mos shkelmoni nëse keni humbur diçka.
Nëse përdorni acid sulfurik me një përqendrim të caktuar mesatar, atëherë pasi të keni marrë hidrogjen prej tij me elektrolizë, është e nevojshme të ruani disi përqendrimin e acidit. Thjesht mund të shtoni ujë dhe të ndiqni hidrometrin, por uji nga sistemi i furnizimit me ujë është larg nga distilimi dhe avullimi i oksidit të squfurit-6 në një sistem pa presion gjithashtu ka shumë të ngjarë, në fund të fundit, gaz. Për të djegur hidrogjenin në oksigjenin e prodhuar paralelisht, për të siguruar ngushtësi, është e nevojshme në pjesë të vogla, por edhe kjo është rezistente ndaj shpërthimit. Ideja është e mirë, duhet të provoni - elektroliti i baterisë është i disponueshëm, siç është edhe rrjeti i energjisë.
në Luftën e Dytë Botërore, hidrogjeni u përdor në Derijab në Leningrad, dhe më vonë u përdorën për të fuqizuar motorët e makinave me çikrik.
Harrojeni, kjo është e gjitha teori, në fakt, gjithçka është e saktë, vetëm këtu Hidrogjeni është 3 herë më pak kalori, të themi gaz natyror, dhe efikasiteti i një motori të tillë është 3 herë më i ulët se, të themi, gazi natyror, domethënë, do të zhurmë në punë, por jo me makinë. harroni përdorimin e karburantit hidrogjen të vetë-mjaftueshëm, kjo është një utopi, por intensifikimi molekular i karburantit është benzina, gazi, naftë në motorët me djegie të brendshme dhe në instalimet e turbinave me gaz, kjo është premtuese ekonomikisht justifikohet meqenëse efikasiteti i motorëve rritet 2-3 herë, me një ulje të konsumit të karburantit me 38-50%, le të themi se 100 km është reale. Të gjitha këto keqkuptime për Brown, Mayer dhe të tjerët nuk janë asgjë, kështu që ligjet e fizikës, ndërsa babai- vjehrri po funksionon, nuk është realiste të marrësh gaz me elektrolizë dhe nuk është realiste të shkosh në nm, pasi fuqia në rrjetin e makinës nuk është e mjaftueshme; gjeneratori i një makine tipike jep një rrymë maksimale prej 7.5 A, për funksionimin e qëndrueshëm të elektrolizatorit, forca e kërkuar aktuale është të paktën 2 herë më e madhe, që do të thotë se ne do të mbjellim akamulator mjaft shpejt dhe gjithashtu do të digjemi si rregullator automatik i stafetës minimale. Por ka ende një zgjidhje, pasi numri i oktanit të hidrogjenit është përkatësisht 1000, është e nevojshme të furnizohet shumë pak motori, domethënë të sjellë rrymën në elektrolizer në 3-4 amper dhe përgatit një benzinë ose karburant. përzierje menjëherë para injektimit në dhomën e djegies, duke e pasuruar me gazin shpërthyes që rezulton. Siç ka treguar praktika në makinat e subjekteve Skoda Octavia, BMW-520., Opel Ascona dhe të tjerë për rreth 5-7 vjet, kursimet arritën në 50% në varësi të llojit të karburantit të motorit, Burimi motorik u rrit 2 herë, fuqia e motorit u rrit me të paktën 50%, çift rrotullimi u rrit në përputhje me rrethanat. Një fenomen interesant vërehet se konsumi i karburantit është pothuajse i njëjtë si në qytet dhe në cikli periferik. Makina bëhet me shpirt të lartë dhe shumë e shkathët, shpejtësia me motorin bazë Skoda Octavia me një vëllim prej 1.6 litra rrit shpejtësinë deri në njëqind km në 12 sekonda, me një intensifikues molekular në 7 sekonda ... shpejtësia maksimale e lundrimit të Octavia ishte 195 km në orë në litarin e cilësimeve të fabrikës 120-1 30 nga një kodër, në motorët me benzinë të vrarë nga kilometrazhi i lartë, doli që kandelat e përzierjes bëhen të përjetshme, të kaluara pa zëvendësim për 250 mijë kilometra ...
H- jep ~ 75% më shumë J se benzina dhe ~ 50% më shumë se metani (mund të jem i gabuar).
Pyes veten se çfarë presioni krijon H në cilindër?
HHO .prom.ua
Ata mbledhin elektr. Lysers për shitje
makina me hidrogjen është tashmë në shërbim. më shumë se 100 mijë makina në botë punojnë me hidrogjen.
Pyes veten kush është autori i kësaj kryevepre? Fillimisht, ai shkruan: “Në një shtëpi, duke marrë një kilovat orë energji nga rrjeti, mund të marrim 10 kWh energji termike për nevojat shtëpiake”. Thjesht dhe me shije autori propozon një makinë të zakonshme të lëvizjes së përhershme. Pak më poshtë: "Procesi i marrjes së hidrogjenit me elektrolizë të ujit është jashtëzakonisht i shtrenjtë, për sa i përket konsumit të energjisë është praktikisht i barabartë me sasinë e energjisë së marrë nga djegia e hidrogjenit në një motor". Me sa duket autori e ka shkruar me duar të ndryshme, por dora e djathtë nuk e di se çfarë shkruan dora e majtë dhe anasjelltas….
Yuri.
Autori do të thoshte se për ata me fuqi dhe pronë, gjenerimi i hidrogjenit është më i dobishëm kur sintetizohet me substanca të tjera. Por përsëri, këto janë zinxhirë të tërë masash teknologjike, për të mos përmendur pajisjet e shtrenjta. Ka shumë mënyra, por përfitimi duhet të merret parasysh. Unë besoj se elektroliza është më ekonomike, sepse energjia e erës është shumë e lirë. Dhe të gjitha metodat e tjera të prodhimit të gazit.ob-hidrogjen mund të mos jenë fitimprurëse për shkak të konsumimit të pajisjeve dhe kompleksit. Teknolog. Proceset..
Aktualisht, shumë çështje teknike në lidhje me futjen e energjisë së hidrogjenit janë zgjidhur. Të gjitha kompanitë kryesore të makinave kanë modele konceptuale të makinave me hidrogjen. Ka pika karburanti për këto makina. Sidoqoftë, kostoja e hidrogjenit është ende shumë më e lartë se ajo e benzinës ose gazit natyror. Që një industri e re të bëhet komercialisht e qëndrueshme, është e nevojshme të arrihet një nivel i ri i prodhimit të hidrogjenit dhe të ulet çmimi i tij.
Rreth një duzinë metodash për prodhimin e hidrogjenit nga materiale të ndryshme fillestare janë të njohura tani. Më i famshmi është hidroliza e ujit, dekompozimi i tij kur kalon një rrymë elektrike, por kërkon shumë energji. Drejtimi kryesor i reduktimit të konsumit të energjisë në elektrolizën e ujit është kërkimi i materialeve të reja për elektroda dhe elektrolite.
Janë duke u zhvilluar metoda për prodhimin e hidrogjenit nga uji duke përdorur agjentë reduktues inorganik - metale elektronegative dhe lidhjet e tyre me shtimin e metaleve aktivizues. Lidhjet e tilla quhen substanca të ruajtjes së energjisë (EAS). Ato ju lejojnë të merrni çdo sasi hidrogjeni nga uji. Një mënyrë tjetër për të çliruar hidrogjenin nga uji mund të jetë dekompozimi i tij fotoelektrokimik nën ndikimin e dritës së diellit.
Metodat e zakonshme përfshijnë përpunimin në fazën e avullit të metanit (gazit natyror) dhe dekompozimit termik të qymyrit dhe biomaterialeve të tjera. Ciklet termokimike të prodhimit të hidrogjenit, metodat në fazën e avullit të shndërrimit të tij nga qymyri dhe qymyri kafe dhe torfe, si dhe metoda e gazifikimit nëntokësor të qymyrit për të prodhuar hidrogjen janë premtuese.
Një temë më vete është zhvillimi i katalizatorëve për prodhimin e hidrogjenit nga lëndët e para organike - produkt i përpunimit të biomasës. Por në të njëjtën kohë, së bashku me hidrogjenin, formohen sasi të konsiderueshme të monoksidit të karbonit (CO), të cilat duhet të hidhen.
Një metodë tjetër premtuese është procesi i përpunimit katalitik me avull të etanolit. Ju gjithashtu mund të merrni hidrogjen nga qymyri (qymyri dhe kafe) dhe madje edhe nga torfe. Sulfidi i hidrogjenit gjithashtu po tërheq gjithnjë e më shumë vëmendje. Kjo është për shkak të konsumit të ulët të energjisë për ndarjen elektrolitike të hidrogjenit nga sulfuri i hidrogjenit dhe rezervave të mëdha të këtij përbërësi në natyrë - në ujin e deteve dhe oqeaneve, në gazin natyror. Sulfidi i hidrogjenit merret gjithashtu si nënprodukt i industrisë së rafinimit të naftës, kimike dhe metalurgjike.
Hidrogjeni mund të prodhohet duke përdorur teknologjitë e plazmës. Ato mund të përdoren për të gazifikuar edhe lëndët e para të karbonit me cilësi më të ulët, siç janë mbetjet e ngurta komunale. Si burim i plazmës termike, përdoren plazmatronet - pajisje që gjenerojnë një avion plazmatik.
Ruajtja e hidrogjenit
Ekzistojnë metodat e mëposhtme për ruajtjen e hidrogjenit direkt në një makinë: cilindër gazi, kriogjenik, hidridi metalik.
Në rastin e parë, hidrogjeni ruhet në një formë të ngjeshur në një presion prej rreth 700 atm. Në të njëjtën kohë, masa e hidrogjenit është vetëm rreth 3% e masës së cilindrit, dhe cilindra shumë të rëndë dhe voluminozë nevojiten për të ruajtur çdo sasi të dukshme gazi. Këtu nuk duhet përmendur fakti që prodhimi, karikimi dhe funksionimi i cilindrave të tillë kërkon masa paraprake të veçanta për shkak të rrezikut të shpërthimit.
Metoda kriogjenike përfshin lëngëzimin e hidrogjenit dhe ruajtjen e tij në enë të izoluara në një temperaturë prej -235 gradë. Ky është një proces mjaft konsumues i energjisë - lëngëzimi kushton 30-40% të energjisë që merret kur përdoret hidrogjeni i marrë. Por, sado perfekt të jetë izolimi termik, hidrogjeni në rezervuar nxehet, presioni rritet dhe gazi lëshohet në atmosferë përmes valvulës së sigurisë. Vetëm disa ditë - dhe tanket janë bosh!
Më premtueset janë pajisjet e ruajtjes së ngurtë, të ashtuquajturat hidride metalike. Këto komponime janë në gjendje të thithin, si një sfungjer, hidrogjen në disa kushte dhe të japin në të tjera, për shembull, kur nxehen. Që kjo të jetë ekonomikisht e qëndrueshme, një hidrid i tillë metalik duhet të "thithë" të paktën 6% të hidrogjenit. E gjithë bota tani po kërkon materiale të ngjashme. Sapo të gjendet materiali, teknologët do ta marrin atë dhe procesi i "hidrogjenizimit" do të vazhdojë.
Dihet se në vitet '30 të shekullit të kaluar në Bashkimin Sovjetik në Bauman MVTU me emrin N.E.Bauman Soroko-Novitsky V.I. efekti i shtesave të hidrogjenit në benzinë në motorin ZIS-5. Janë të njohura edhe vepra për përdorimin e si lëndë djegëse hidrogjeni, të cilat u kryen në vendin tonë nga F.B. Perelman. Megjithatë, përdorimi praktik i hidrogjenit si lëndë djegëse automjetesh filloi në vitin 1941. Gjatë Luftës së Madhe Patriotike në Leningrad të rrethuar, toger-tekniku Shelishch B.I. propozoi përdorni hidrogjen, "Punoi" në balona, si lëndë djegëse motorike për motorët e makinave GAZ-AA.
Figura 1. Posta e mbrojtjes ajrore e frontit të Leningradit të Luftës së Dytë Botërore, e pajisur me një instalim hidrogjeni
Në fig. 1 në sfond, një tullumbace hidrogjeni shihet e ulur në tokë, nga e cila hidrogjeni pompohet në një rezervuar gazi që ndodhet në plan të parë. Nga mbajtësi i gazit me hidrogjen "të shpenzuar", karburanti i gaztë furnizohet me anë të një zorrë fleksibël në motorin me djegie të brendshme të makinës GAZ-AA. Balonat breshëri u ngritën në një lartësi deri në pesë kilometra dhe ishin një mjet i besueshëm kundërajror për të mbrojtur qytetin, duke penguar avionët e armikut të kryenin bombardime të synuara. U desh shumë përpjekje për të ulur balonat që kishin humbur pjesërisht ngritjen e tyre. Ky operacion u krye duke përdorur një çikrik mekanik të instaluar në një automjet GAZ-AA. Motori me djegie të brendshme rrotulloi çikrikun për të ulur balonat. Në kushtet e mungesës akute të benzinës, disa qindra poste të mbrojtjes ajrore u shndërruan për të funksionuar me hidrogjen, në të cilat u përdorën makina GAZ-AA që funksiononin me hidrogjen.
Pas luftës në vitet shtatëdhjetë të shekullit të kaluar, Briss Isaakovich u ftua vazhdimisht në konferenca të ndryshme shkencore, ku në fjalimet e tij foli në detaje për ato ditë të largëta heroike. Një nga këto ngjarje - Shkolla I Gjithë Bashkimi i Shkencëtarëve të Rinj dhe Specialistëve për Problemet e Energjisë dhe Teknologjisë së Hidrogjenit, organizuar me iniciativën e Komitetit Qendror të Lidhjes Komuniste të Rinj Leniniste Gjithë Bashkimit, Komisionit të Akademisë së Shkencave të BRSS. mbi Energjinë e Hidrogjenit, Instituti IV Kurchatov i Energjisë Atomike dhe Instituti Politeknik Donetsk, u mbajt në shtator 1979, gjashtë muaj para vdekjes së tij. Boris Issakovich bëri raportin e tij "Hidrogjen në vend të benzinës" në seksionin "Teknologjia e përdorimit të hidrogjenit" më 9 shtator.
Në vitet shtatëdhjetë, puna u krye intensivisht në disa organizata kërkimore shkencore të BRSS për përdorimin e hidrogjenit si lëndë djegëse. Më të njohurat janë organizata të tilla si Instituti Qendror i Kërkimeve Shkencore të Automobilave dhe Automobilave (NAMI), Instituti i Problemeve të Inxhinierisë Mekanike të Akademisë së Shkencave të SSR-së së Ukrainës (IPMASH i Akademisë së Shkencave të SSR-së së Ukrainës), Sektori i Mekanika e mediave johomogjene të Akademisë së Shkencave të BRSS (SMNS e Akademisë së Shkencave të BRSS), Uzina-VTUZ në ZIL, etj. Në veçanti, në NAMI nën udhëheqjen e EV Shatrov, duke filluar nga viti 1976, u krye puna kërkimore dhe zhvillimore. kryer për të krijuar një minibus me hidrogjen RAF 22034. U zhvillua një sistem fuqie motori që e lejon atë të punojë në hidrogjen. Ajo kaloi një gamë të plotë testesh në stol dhe në rrugë laboratorike.
Figura 2. Nga e majta në të djathtë E. V. Shatrov, V. M. Kuznetsov, A. Yu. Ramenskiy
Në fig. 2 foto nga e majta në të djathtë: Shatrov E.V. - mbikëqyrës shkencor i projektit; VM Kuznetsov - kreu i grupit të motorëve të hidrogjenit; A. Yu. Ramenskiy është një student pasuniversitar i NAMI, i cili ka bërë një thesar të rëndësishëm në organizimin dhe kryerjen e R&D për krijimin e një makine hidrogjeni. Fotot e stendave për testimin e një motori me hidrogjen dhe një minibus RAF 22034 që funksionon me përbërje hidrogjeni dhe karburanti hidrogjenor (BVTK) janë paraqitur në Fig. 3 dhe 4.
Figura 3. Ndarja e motorit të Bolks Nr. 20 për testimin e motorëve me djegie të brendshme në hidrogjen të Departamentit të Laboratorëve të Motorëve të NAMI
Figura 4. Minibus me hidrogjen RAF (NAMI)
Prototipi i parë i minibusit u ndërtua në NAMI në periudhën 1976-1979 (Fig. 4). Që nga viti 1979, NAMI ka kryer testet e saj laboratorike dhe rrugore dhe funksionimin e provës.
Paralelisht, puna për krijimin e makinave që funksionojnë me hidrogjen u krye në Akademinë e Shkencave IPMASH të SSR të Ukrainës dhe SMNS të Akademisë së Shkencave të BRSS dhe Uzinën Vtuz në ZIL. Falë pozicionit aktiv të Akademikut VV Struminsky (Fig. 5), kreut të SMNS të Akademisë së Shkencave të BRSS, disa modele minibusësh u përdorën në Lojërat XXII Verore Olimpike në Moskë në 1980.
Figura 5. Nga e majta në të djathtë Legasov V. A., Semenenko K. N. Struminsky V. V.
Si instituti kryesor i Ministrisë së BRSS të Industrisë Automobilistike, NAMI bashkëpunoi me organizatat e mësipërme. Një shembull i një bashkëpunimi të tillë ishte kërkimi i përbashkët me IPMash të Akademisë së Shkencave të SSR-së së Ukrainës, drejtori i së cilës në atë kohë ishte një anëtar korrespondues i Akademisë së Shkencave të SSR-së së Ukrainës A.N. AI, Nightingale VV dhe shumë të tjerë (Fig. 6).
Figura 6. Punonjësit e Akademisë së Shkencave IPMASH të SSR të Ukrainës, nga e majta në të djathtë Podgorny A. N., Varshavsky I. L., Mishchenko A. I.
Zhvillimet e këtij instituti janë gjerësisht të njohura për krijimin e makinave dhe pirunëve që operojnë në BVTK me sisteme të ruajtjes së hidrogjenit të hidridit metalik në bord.
Një shembull tjetër i bashkëpunimit midis NAMI dhe instituteve kryesore kërkimore të vendit ishte puna në krijimin e sistemeve të ruajtjes së hidrogjenit të hidridit metalik në një makinë. Brenda kuadrit të konsorciumit për krijimin e sistemeve të ruajtjes së hidrideve metalike, tre organizata kryesore bashkëpunuan: Instituti I.V. Kurchatov i Energjisë Atomike, NAMI dhe Universiteti Shtetëror i Moskës M.V. Lomonosov. Iniciativa për krijimin e një konsorciumi të tillë i përkiste Akademik VA Legasov Instituti i Energjisë Atomike Kurchatov ishte zhvilluesi kryesor i një sistemi të ruajtjes së hidrogjenit të hidridit metalik në bordin e një automjeti. Menaxheri i projektit ishte Yu.F. Chernilin; A. N. Udovenko dhe A. Ya. Stolyarevsky ishin pjesëmarrës aktivë në punë.
Përbërjet e hidridit të metaleve u zhvilluan dhe u prodhuan në sasinë e kërkuar nga Universiteti Shtetëror i Moskës. M.V. Lomonosov. Kjo punë u krye nën drejtimin e KN Semenenko, kreu i Departamentit të Kimisë dhe Fizikës së Presionit të Lartë. Më 21 nëntor 1979, aplikacionet nr. 263140 dhe 263141 u regjistruan në Regjistrin Shtetëror të Shpikjeve të BRSS me përparësi shpikje më 22 qershor 1978. Certifikatat e shpikësit për lidhjet e magazinimit të hidrogjenit A.S. Nr. 722018 dhe Nr. 722021, të datës 21 nëntor 1979, ishin ndër shpikjet e para në këtë fushë në BRSS dhe në botë.
Në shpikjet, janë propozuar kompozime të reja që mund të rrisin ndjeshëm sasinë e hidrogjenit të ruajtur. Kjo u arrit duke modifikuar përbërjen dhe sasinë e përbërësve në lidhjet me bazë titani ose vanadiumi, gjë që bëri të mundur arritjen e një përqendrimi prej 2,5 deri në 4,0 përqind në masë të hidrogjenit. Lëshimi i hidrogjenit nga përbërja ndërmetalike u krye në intervalin e temperaturës 250-400 ° C. Deri më sot, ky rezultat është praktikisht arritja maksimale për lidhjet e këtij lloji. Shkencëtarët nga organizatat kryesore shkencore të BRSS, të lidhur me zhvillimin e materialeve dhe pajisjeve të bazuara në hidridet e lidhjeve ndërmetalike, morën pjesë në zhvillimin e lidhjeve - Universiteti Shtetëror i Moskës. M.V. Lomonosov (Semenenko K.N., Verbetsky V.N., Mitrokhin S.V., Zontov V.S.); NAMI (E. V. Shatrov, A. Yu. Ramenskiy); IMash i Akademisë së Shkencave të BRSS (Varshavsky I.L.); Fabrika-VTUZ në ZIL (Gusarov V.V., Kabalkin V.N.). Në mesin e viteve tetëdhjetë, testet e një sistemi të ruajtjes së hidrogjenit të hidridit metalik në bordin e një minibusi RAF 22034 që funksiononte në BVTK u kryen në Departamentin e Motorëve për Gazin dhe Llojet e tjera të Karburanteve Alternative të NAMI (Shef i Departamentit, Ramenskiy A. Ju.). Punonjësit e departamentit morën pjesë aktive në punë: Kuznetsov V.M., Golubchenko N.I., Ivanov A.I., Kozlov Yu.A. 7.
Figura 7. Akumulatori i hidrogjenit me hidrogjen hidrogjen hidrogjeni hidrogjeni i hidrogjenit me hidrohidrid metalik të automobilave (1983)
Në fillim të viteve tetëdhjetë, filloi të shfaqej një prirje e re në përdorimin e hidrogjenit si lëndë djegëse për automobila, e cila tani konsiderohet si tendenca kryesore. Ky drejtim lidhet me krijimin e automjeteve që operojnë në qelizat e karburantit. Krijimi i një makine të tillë u krye në NPP "Kvant". Nën udhëheqjen e NS Lidorenko. Makina u prezantua për herë të parë në ekspozitën ndërkombëtare "Electro-82" në 1982 në Moskë (Fig. 8).
Figura 8. Minibus hidrogjeni RAF në qelizat e karburantit (NPP "KVANT")
Në 1982, minibusi RAF, në bordin e të cilit u montuan gjeneratorët elektrokimikë dhe u instalua një makinë elektrike, iu demonstrua Zëvendës Ministrit të Industrisë Automobilistike E. A. Bashinjaghyan. Makina u demonstrua nga vetë N. S. Lidorenko. Për prototipin, makina me qeliza karburanti kishte një cilësi të mirë udhëtimi, e cila u vu re me kënaqësi nga të gjithë shikuesit. Ishte planifikuar të kryhej kjo punë në bashkëpunim me ndërmarrjet e Ministrisë së Industrisë së Automjeteve të BRSS. Sidoqoftë, në 1984, NS Lidorenko u largua nga posti i kreut të ndërmarrjes, ndoshta kjo për faktin se kjo punë nuk mori vazhdimin e saj. Krijimi i makinës së parë ruse me qeliza karburanti me hidrogjen, i ndërtuar nga ekipi i kompanisë për më shumë se 25 vjet, mund të kualifikohet për një ngjarje historike në vendin tonë.
Karakteristikat e motorëve me djegie të brendshme kur punojnë me hidrogjen
Në lidhje me benzinën, hidrogjeni ka një vlerë kalorifike 3 herë më të madhe, 13-14 herë më pak energji ndezëse dhe, gjë që është e rëndësishme për një motor me djegie të brendshme, kufij më të gjerë të ndezjes së përzierjes karburant-ajër. Këto veti të hidrogjenit e bëjnë atë jashtëzakonisht efektiv për përdorim në motorët me djegie të brendshme, madje edhe si një shtesë. Në të njëjtën kohë, disavantazhet e hidrogjenit si lëndë djegëse përfshijnë: një ulje të fuqisë së motorit me djegie të brendshme në krahasim me analogun e benzinës; Procesi "i vështirë" i djegies së përzierjeve hidrogjen-ajër në rajonin e përbërjes stoikiometrike, i cili çon në shpërthim në ngarkesa të larta. Kjo veçori e karburantit të hidrogjenit kërkon ndryshime në dizajnin e motorit me djegie të brendshme. Për motorët ekzistues, është e nevojshme të përdoret hidrogjeni në një përbërje me lëndë djegëse hidrokarbure, për shembull, me benzinë. ose gazi natyror.
Për shembull, organizimi i furnizimit me karburant të përbërjeve të karburantit hidrogjen-benzoik (BHTK) për makinat ekzistuese duhet të kryhet në atë mënyrë që në ngarkesa boshe dhe të pjesshme motori të funksionojë në përbërje karburanti me përmbajtje të lartë hidrogjeni. Me rritjen e ngarkesave, përqendrimi i hidrogjenit duhet të ulet dhe furnizimi me hidrogjen duhet të ndalet në modalitetin e mbytjes së plotë. Kjo do të mbajë karakteristikat e fuqisë së motorit në të njëjtin nivel. Ne fig 9 tregon grafikët e ndryshimeve në karakteristikat ekonomike dhe toksike të një motori me një vëllim pune prej 2,45 litrash. dhe një raport kompresimi prej 8.2 njësi. mbi përbërjen e përzierjes karburant-hidrogjen-ajër dhe përqendrimin e hidrogjenit në BVTK.
Figura 9. Karakteristikat ekonomike dhe toksike të motorëve me djegie të brendshme në hidrogjen dhe BVTK
Karakteristikat rregulluese të motorit për sa i përket përbërjes së përzierjes me një fuqi konstante Ne = 6.2 kW dhe një shpejtësi të boshtit me gunga n = 2400 rpm bëjnë të mundur të imagjinohet se si ndryshon performanca e motorit kur punon me hidrogjen, BVTK dhe benzinë.
Treguesit e fuqisë dhe shpejtësisë së motorit për testim zgjidhen në atë mënyrë që ato të pasqyrojnë më plotësisht kushtet e funksionimit të makinës në kushte urbane. Fuqia e motorit Ne = 6.2 kW dhe shpejtësia e boshtit me gunga n = 2400 rpm korrespondon me lëvizjen e një makine, për shembull, "GAZEL" me një shpejtësi konstante prej 50-60 km / orë në një rrugë horizontale dhe të sheshtë. Siç shihet nga grafikët, me rritjen e përqendrimit të hidrogjenit në BVTK, rritet efikasiteti efektiv i motorit. Vlera maksimale e efikasitetit me një fuqi prej 6.2 kW dhe një shpejtësi të boshtit të gungës prej 2400 rpm arrin 18.5 përqind në hidrogjen. Kjo është 1.32 herë më e lartë se kur motori po punon me të njëjtën ngarkesë në benzinë. Efikasiteti maksimal efektiv i motorit me benzinë është 14 përqind në këtë ngarkesë. Në këtë rast, përbërja e përzierjes që korrespondon me efikasitetin maksimal të motorit (kufiri efektiv i zbrazjes) zhvendoset drejt përzierjeve të ligët. Pra, kur punoni në benzinë, kufiri efektiv i varfërimit të përzierjes karburant-ajër korrespondonte me raportin e ajrit të tepërt (a) të barabartë me 1.1 njësi. Kur punoni me hidrogjen, raporti i ajrit të tepërt që korrespondon me kufirin efektiv të varfërimit të përzierjes karburant-ajër është a = 2.5. Një tregues po aq i rëndësishëm i funksionimit të një motori me djegie të brendshme të automobilave me ngarkesa të pjesshme është toksiciteti i gazrave të shkarkimit (gazrave të shkarkimit). Studimi i karakteristikave të kontrollit të motorit në përbërjen e përzierjes në BVTK me përqendrime të ndryshme të hidrogjenit tregoi se ndërsa përzierja u bë më e dobët, përqendrimi i monoksidit të karbonit (CO) në gazrat e shkarkimit u ul pothuajse në zero, pavarësisht nga lloji i karburantit. Një rritje në përqendrimin e hidrogjenit në BHTC çon në një ulje të emetimit të hidrokarbureve СnHm me gazrat e shkarkimit. Kur punoni me hidrogjen, përqendrimi i këtij komponenti në mënyra të caktuara ra në zero. Kur punoni me këtë lloj karburanti, emetimi i hidrokarbureve përcaktohej kryesisht nga intensiteti i djegies në dhomën e djegies së motorit me djegie të brendshme. Formimi i oksideve të azotit NxOy, siç dihet, nuk lidhet me llojin e karburantit. Përqendrimi i tyre në gazin e shkarkimit përcaktohet nga regjimi i temperaturës së djegies së përzierjes karburant-ajër. Aftësia për të operuar motorin me hidrogjen dhe BVTK në rangun e përbërjeve të përziera të ligët ju lejon të zvogëloni temperaturën maksimale të ciklit në dhomën e djegies të motorit me djegie të brendshme. Kjo ul ndjeshëm përqendrimin e oksideve të azotit. Kur përzierja karburant-ajër është e varfëruar mbi a = 2, përqendrimi i NxOy zvogëlohet në zero. Në vitin 2005, NAVE zhvilloi minibusin GAZEL, i cili funksionon në BVTK. Në Dhjetor 2005, ai u prezantua në një nga ngjarjet e mbajtura në Presidiumin e Akademisë së Shkencave Ruse. Prezantimi i minibusit u caktua të përkonte me 60 vjetorin e Presidentit të NAVE P. B. Shelishch. Një foto e një minibusi me benzinë-hidrogjen është paraqitur në Fig. 10.
Figura 10. Minibus hidrogjenor “Gazelë” (2005)
Për të vlerësuar besueshmërinë e pajisjeve benzinë-hidrogjen dhe për të promovuar perspektivat e ekonomisë së hidrogjenit, kryesisht në fushën e transportit rrugor, NAVE mbajti një tubim të makinave me hidrogjen nga 20 deri më 25 gusht 2006. Vrapimi u krye përgjatë rrugës Moskë - Nizhniy Novgorod - Kazan - Nizhnekamsk - Cheboksary - Moskë me një gjatësi prej 2300 km. Tubimi u organizua për të përkuar me Kongresin e Parë Botëror "Energjia Alternative dhe Ekologjia". Në garë morën pjesë dy makina me hidrogjen. Kamioni i dytë me shumë karburant GAZ 3302 punonte me hidrogjen, gaz natyror të kompresuar, BVTK dhe benzinë. Makina ishte e pajisur me 4 cilindra të lehtë prej tekstil me fije qelqi me një presion pune prej 20 MPa. Masa e sistemit të ruajtjes së hidrogjenit në bord është 350 kg. Rezerva e fuqisë së automjetit në BVTK ishte 300 km.
Me mbështetjen e Agjencisë Federale për Shkencën dhe Inovacionin NAVE me pjesëmarrjen aktive të Institutit të Inxhinierisë së Energjisë në Moskë MPEI (TU), Avtokombinat nr. 41, Qendra Inxhinierike dhe Teknike Hydrogen Technologies dhe LLC Slavgaz, një prototip i GAZ 330232 GAZEL -Makina FERMER me një kapacitet mbajtës 1 u krijua, 5 ton, duke punuar në BVTK me sistem elektronik të furnizimit me hidrogjen dhe benzinë. Automjeti është i pajisur me një sistem pastrajtimi të gazrave të shkarkimit me tre drejtime. Në fig. 11 tregon fotografitë e një makine dhe një grup pajisjesh elektronike për furnizimin me hidrogjen në një motor me djegie të brendshme.
Figura 11. Prototipi i makinës GAZ 330232 "GAZEL-FARMER"
Perspektivat për futjen e hidrogjenit në transportin rrugor
Drejtimi më premtues në fushën e përdorimit të hidrogjenit për teknologjinë e automobilave janë termocentralet e kombinuara të bazuara në gjeneratorët elektrokimikë me qeliza karburanti (FC). Në të njëjtën kohë, një parakusht është prodhimi i hidrogjenit nga burime të rinovueshme, miqësore me mjedisin, për prodhimin e të cilit, nga ana tjetër, duhet të përdoren materiale dhe teknologji miqësore me mjedisin.
Fatkeqësisht, në një afat të shkurtër, përdorimi i automjeteve të tilla të teknologjisë së lartë në një shkallë të madhe është problematik. Kjo është për shkak të papërsosmërisë së një numri teknologjish të përdorura në prodhimin e tyre, zhvillimit të pamjaftueshëm të dizajnit të gjeneratorëve elektrokimikë, kostos së kufizuar dhe të lartë të materialeve të përdorura. Për shembull, kostoja specifike e një kW të energjisë ECH në qelizat e karburantit arrin 150-300 mijë rubla (në kursin e rubla ruse 30 rubla / dollar amerikan). Një tjetër element i rëndësishëm i frenimit të avancimit të teknologjisë së hidrogjenit me qelizat e karburantit në tregun e automobilave është zhvillimi i pamjaftueshëm i dizajnit të automjeteve të tilla në tërësi. Në veçanti, nuk ka të dhëna të besueshme kur testoni një makinë për efikasitetin e karburantit në kushte reale. Si rregull, vlerësimi i efikasitetit të termocentralit të instalimit kryhet në bazë të karakteristikës së rrymës-tensionit. Një vlerësim i tillë i efikasitetit nuk korrespondon me vlerësimin e efikasitetit efektiv të një motori me djegie të brendshme, të pranuar në praktikën e ndërtimit të motorit, në llogaritjen e të cilit merren parasysh edhe të gjitha humbjet mekanike që lidhen me lëvizjen e njësive të motorit. Nuk ka të dhëna të besueshme mbi efikasitetin e karburantit të makinave në kushte reale të funksionimit, vlera e të cilave ndikohet nga nevoja për të ruajtur pajisje shtesë dhe sisteme të instaluara në makina, si tradicionalisht ashtu edhe të lidhura me veçoritë e tërheqjes së makinave në qelizat e karburantit. Nuk ka të dhëna të besueshme për vlerësimin e efikasitetit në kushtet e temperaturave negative, në të cilat është e nevojshme të ruhet një regjim i temperaturës që siguron funksionimin e vetë termocentralit dhe karburantit të furnizuar, si dhe ngrohjen e kabinës së shoferit ose ndarja e pasagjerëve. Për makinat moderne, mënyra e funksionimit mund të arrijë -40 ° C, kjo duhet të merret veçanërisht parasysh në kushtet e funksionimit rus.
Siç e dini, në qelizat e karburantit, uji nuk është vetëm një produkt i reagimit midis hidrogjenit dhe oksigjenit, por gjithashtu merr pjesë aktive në procesin e punës së gjenerimit të energjisë, duke lagur materialet e ngurta polimere që janë pjesë e dizajnit të qelizave të karburantit. Në literaturën moderne teknike, nuk ka të dhëna për besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e qelizave të karburantit në temperatura të ulëta. Të dhëna shumë kontradiktore janë publikuar në literaturë mbi qëndrueshmërinë e funksionimit të ECH në qelizat e karburantit.
Në këtë drejtim, është krejt e natyrshme që një numër i prodhuesve kryesorë të automjeteve në botë të promovojnë automjete me hidrogjen të pajisura me motorë me djegie të brendshme. Para së gjithash, këto janë kompani të tilla të njohura si BMW dhe Mazda. Motorët BMW Hydrogen-7 dhe Mazda 5 Hydrogen RE Hybrid (2008) janë konvertuar me sukses në hidrogjen.
Nga pikëpamja e besueshmërisë së projektimit, kostoja relativisht e ulët e një kW fuqi të instaluar, termocentralet e bazuara në motorë me djegie të brendshme që operojnë me hidrogjen janë dukshëm më të larta se ECH bazuar në qelizat e karburantit, megjithatë, ICE-të kanë, siç besohet zakonisht, efikasitet më të ulët. Përveç kësaj, gazrat e shkarkimit të një motori me djegie të brendshme mund të përmbajnë disa substanca toksike. Në të ardhmen e afërt, përdorimi i termocentraleve të kombinuara (hibride) duhet të konsiderohet si drejtimi kryesor për përmirësimin e teknologjisë automobilistike të pajisur me një motor me djegie të brendshme. Rezultati më i mirë për sa i përket efikasitetit të karburantit dhe toksicitetit të gazrave të shkarkimit, me sa duket, duhet të pritet nga përdorimi i instalimeve hibride me një skemë vijuese për shndërrimin e energjisë kimike të karburantit në motorin me djegie të brendshme në energji mekanike të lëvizjes së automjetit. Me një skemë sekuenciale, motori me djegie të brendshme të një makine funksionon pothuajse vazhdimisht me efikasitet maksimal të karburantit, duke drejtuar një gjenerator elektrik, i cili furnizon me rrymë elektrike motorin elektrik për lëvizjen e rrotave të makinës dhe një pajisje për ruajtjen e energjisë (bateri). Detyra kryesore e optimizimit me një skemë të tillë është gjetja e një kompromisi midis efikasitetit të karburantit të motorit me djegie të brendshme dhe toksicitetit të gazrave të tij të shkarkimit. E veçanta e zgjidhjes së problemit është se efikasiteti maksimal i motorit arrihet kur funksionon në një përzierje të ligët ajër-karburant, dhe ulja maksimale e toksicitetit të gazrave të shkarkimit arrihet me një përbërje stoikiometrike, në të cilën sasia e karburanti i furnizuar në dhomën e djegies furnizohet rreptësisht në përputhje me sasinë e ajrit të kërkuar për djegien e tij të plotë. Në këtë rast, formimi i oksideve të azotit kufizohet nga mungesa e oksigjenit të lirë në dhomën e djegies dhe djegia jo e plotë e karburantit nga neutralizuesi i gazit të shkarkimit. Në motorët modernë me djegie të brendshme, një sensor për matjen e përqendrimit të oksigjenit të lirë në gazin e shkarkimit të motorit me djegie të brendshme dërgon një sinjal në sistemin elektronik të furnizimit me karburant, i cili është projektuar në atë mënyrë që të ruajë maksimalisht përbërjen stoikiometrike të përzierje ajër-karburant në dhomën e djegies së motorit në të gjitha mënyrat e motorit me djegie të brendshme. Për termocentralet hibride me një qark sekuencial, është e mundur të arrihet efikasiteti më i mirë në rregullimin e përzierjes ajër-karburant për shkak të mungesës së ngarkesave alternative në motorin me djegie të brendshme. Në të njëjtën kohë, nga pikëpamja e efikasitetit të karburantit të motorit me djegie të brendshme, përbërja stekiometrike e përzierjes së karburantit ajër nuk është optimale. Efikasiteti maksimal i motorit korrespondon gjithmonë me një përzierje që është 10-15 përqind e dobët në krahasim me stoikiometrik. Në të njëjtën kohë, efikasiteti i motorit me djegie të brendshme kur punon në një përzierje të ligët mund të jetë 10-15 më i lartë se kur punon në një përzierje stoikiometrike. Një zgjidhje për problemin e rritjes së emetimit të substancave të dëmshme të natyrshme në këto mënyra për ICE me ndezje shkëndija është e mundur si rezultat i transferimit të funksionimit të motorit me djegie të brendshme në hidrogjen, përbërjet e karburantit hidrogjen (BHTK) ose përbërjet e karburantit metan-hidrogjen ( MVTK). Përdorimi i hidrogjenit si lëndë djegëse ose si një shtesë në lëndën djegëse kryesore mund të zgjerojë ndjeshëm kufijtë e varfërimit efektiv të përzierjes ajër-karburant. Kjo rrethanë bën të mundur rritjen e ndjeshme të efikasitetit të motorit me djegie të brendshme dhe uljen e toksicitetit të gazrave të shkarkimit.
Gazrat e shkarkimit të motorëve me djegie të brendshme përmbajnë mbi 200 hidrokarbure të ndryshme. Teorikisht, në rastin e djegies së përzierjeve homogjene (nga kushtet e ekuilibrit), gazrat e shkarkimit të motorit me djegie të brendshme nuk duhet të përmbajnë hidrokarbure; megjithatë, për shkak të johomogjenitetit të përzierjes ajër-karburant në dhomën e djegies së motorit me djegie të brendshme. , ndodhin kushte të ndryshme fillestare të reaksionit të oksidimit të karburantit. Temperatura në dhomën e djegies ndryshon në vëllimin e saj, gjë që gjithashtu ndikon ndjeshëm në plotësinë e djegies së përzierjes ajër-karburant. Në një numër studimesh, u zbulua se shuarja e flakës ndodh pranë mureve relativisht të ftohta të dhomës së djegies. Kjo çon në një përkeqësim të kushteve të djegies së përzierjes ajër-karburant në shtresën afër murit. Në punë, Daneshyar H dhe Watf M morën fotografi të procesit të djegies së përzierjes karburant-ajër në afërsi të murit të cilindrit të motorit. Fotografimi u krye përmes një dritareje kuarci në kokën e cilindrit të motorit. Kjo bëri të mundur përcaktimin e trashësisë së zonës së zbrazjes në intervalin 0,05-0,38 mm. Në afërsi të mureve të dhomës së djegies, CH rritet me 2-3 herë. Autorët arrijnë në përfundimin se zona e shuarjes është një nga burimet e çlirimit të hidrokarbureve.
Një burim tjetër i rëndësishëm i formimit të hidrokarbureve është vaji i motorit, i cili hyn në cilindrin e motorit si rezultat i heqjes joefektive nga muret nga unazat e kruajtësit të vajit ose përmes boshllëqeve midis rrjedhjeve të valvulave dhe tufave udhëzuese të tyre. Studimet tregojnë se konsumi i vajit përmes boshllëqeve midis shtyllave të valvulave dhe tufave të tyre udhëzuese në motorët e automobilave me benzinë me djegie të brendshme arrin 75% të konsumit total të naftës për mbetje.
Kur motori me djegie të brendshme punon me hidrogjen, karburanti nuk përmban substanca që përmbajnë karbon. Në këtë drejtim, shumica dërrmuese e botimeve përmbajnë informacione se gazrat e shkarkimit të një motori me djegie të brendshme nuk mund të përmbajnë hidrokarbure. Megjithatë, rezultoi se nuk ishte kështu. Pa dyshim, me një rritje të përqendrimit të hidrogjenit në BVTK dhe MVTK, përqendrimi i hidrokarbureve zvogëlohet ndjeshëm, por nuk zhduket plotësisht. Kjo mund të jetë kryesisht për shkak të papërsosmërisë së dizajnit të pajisjeve të karburantit, duke matur furnizimin me karburant hidrokarbur. Edhe një rrjedhje e vogël e hidrokarbureve gjatë përdorimit të një motori me djegie të brendshme në përzierje shumë të dobëta mund të çojë në çlirimin e hidrokarbureve. Një emetim i tillë i hidrokarbureve mund të shoqërohet me konsumimin e grupit të cilindrit-pistoni dhe, si rezultat, rritjen e djegies së vajit, etj. Në këtë drejtim, kur organizoni procesin e djegies, është e nevojshme të ruani temperaturën e djegies në një nivel në të cilin djegia e komponimeve hidrokarbure është mjaft e plotë.
Në procesin e djegies së karburantit, oksidet e azotit formohen pas pjesës së përparme të flakës në një zonë me temperaturë të rritur të shkaktuar nga reagimi i djegies së karburantit. Formimi i oksideve të azotit, nëse këto nuk janë komponime që përmbajnë azot, formohen si rezultat i ndërveprimit të oksigjenit dhe azotit në ajër. Teoria e pranuar përgjithësisht për formimin e oksideve të azotit është teoria termike. Në përputhje me këtë teori, rendimenti i oksideve të azotit përcaktohet nga temperatura maksimale e ciklit, përqendrimi i azotit dhe oksigjenit në produktet e djegies dhe nuk varet nga natyra kimike e karburantit, lloji i karburantit (në mungesë të azoti në karburant). Në gazrat e shkarkimit të një motori me ndezje me shkëndijë, përmbajtja e oksidit të azotit është 99% e totalit të oksideve të azotit (NOx). Pasi lëshohet në atmosferë, NO oksidohet në NO2.
Kur motori me djegie të brendshme punon me hidrogjen, formimi i oksidit të azotit ka disa veçori në krahasim me funksionimin e motorit me benzinë. Kjo është për shkak të vetive fiziko -kimike të hidrogjenit. Faktorët kryesorë në këtë rast janë temperatura e djegies hidrogjen-ajër dhe kufijtë e ndezjes së tij. Siç e dini, kufijtë e ndezjes së një përzierjeje hidrogjen-ajër janë në intervalin 75% - 4.1%, që korrespondon me koeficientin, ajrin e tepërt 0.29 - 1.18. Një tipar i rëndësishëm i djegies së hidrogjenit është rritja e shkallës së djegies së përzierjeve stoikiometrike. Në fig. 12 tregon një grafik të varësive që karakterizojnë rrjedhën e proceseve të punës së një motori me djegie të brendshme kur punon me hidrogjen dhe benzinë.
Figura 12. Ndryshimet në parametrat e procesit të punës ICE kur punon me hidrogjen dhe benzinë, fuqia ICE është 6.2 kW, shpejtësia e rrotullimit të boshtit të gungës është 2400 rpm.
Siç vijon nga grafikët e tyre, shndërrimi i motorëve me djegie të brendshme nga benzinë në hidrogjen çon në rajonin e përzierjeve stoikiometrike në një rritje të mprehtë të temperaturës maksimale të ciklit. Grafiku tregon se shkalla e çlirimit të nxehtësisë gjatë funksionimit të një motori me djegie të brendshme që funksionon me hidrogjen në pikën më të lartë të vdekur të ICE është 3-4 herë më i lartë se gjatë funksionimit me benzinë.djegia e përzierjes ajër-karburant. Figura 13 tregon diagrame treguese që përshkruajnë ndryshimin e presionit në cilindrin e motorit me djegie të brendshme (ZMZ-24D, Vh = 2,4 litra. Raporti i ngjeshjes -8,2). në varësi të këndit të rrotullimit të boshtit të gungës (fuqia 6.2 kW, h.v. deri në 2400 rpm) kur punoni me benzinë dhe hidrogjen.
Figura 13. Diagramet treguese të motorit me djegie të brendshme (ZMZ-24-D, Vh = 24 HP, raporti i kompresimit 8.2) me fuqi 6.2 kW dhe h. deri në 2400 rpm. kur punoni me benzinë dhe hidrogjen
Kur motori me djegie të brendshme punon me benzinë, pabarazia e rrjedhës së diagrameve të treguesve nga cikli në cikël është qartë i dukshëm. Kur punoni në hidrogjen, veçanërisht me një përbërje stekiometrike, nuk ka pabarazi. Në të njëjtën kohë, koha e ndezjes ishte aq e vogël sa praktikisht mund të konsiderohet e barabartë me zero. Një rritje shumë e mprehtë e presionit pas TDC tërheq vëmendjen, duke treguar një ngurtësi në rritje të procesit. Grafiku i poshtëm tregon diagramet e treguesve kur punoni me hidrogjen me një raport të tepërt të ajrit prej 1.27. Koha e ndezjes ishte 10 gradë FF. Në disa diagrame treguesish, gjurmët e funksionimit "të vështirë" të motorit me djegie të brendshme janë qartë të dukshme. Kjo natyrë e procesit të punës ICE kur përdoret hidrogjeni si lëndë djegëse kontribuon në rritjen e formimit të oksideve të azotit. Vlera maksimale e përqendrimit të oksideve të azotit në gazin e shkarkimit korrespondon me funksionimin e motorit me djegie të brendshme me një raport të ajrit të tepërt prej 1.27. Kjo është mjaft e natyrshme, pasi përzierja ajër-karburant përmban një sasi të madhe të oksigjenit të lirë dhe, si rezultat i shkallëve të larta të djegies, ndodh një temperaturë e lartë e djegies së ngarkesës ajër-karburant. Në të njëjtën kohë, kur kaloni në përzierje më të dobëta, shkalla e lëshimit të nxehtësisë zvogëlohet. Temperatura maksimale e ciklit gjithashtu zvogëlohet, dhe për këtë arsye përqendrimi i oksideve të azotit në gazin e shkarkimit.
Figura 14. Karakteristikat e rregullimit për përbërjen e përzierjes kur motori me djegie të brendshme funksionon me përbërje benz-hidrogjen karburanti, fuqia e motorit me djegie të brendshme është 6,2 kW, shpejtësia e rrotullimit të boshtit të gungës është 2400 rpm. 1. Benzinë, 2. Benzinë + H2 (20%), 3. Benzinë + H2 (50%), 4. Hidrogjen
Në fig. 14 tregon varësinë e ndryshimit në emetimin e substancave toksike nga gazrat e shkarkimit të motorit me djegie të brendshme kur punoni me benzinë, përbërje benzine-hidrogjen dhe hidrogjen. Siç vijon nga grafiku, vlera më e lartë e emetimeve të NOx korrespondon me funksionimin e motorit me djegie të brendshme në hidrogjen. Në të njëjtën kohë, ndërsa përzierja ajër-karburant bëhet më e dobët, përqendrimi i NOx zvogëlohet, duke arritur pothuajse zero në një raport të tepërt të ajrit prej më shumë se 2 njësi. Kështu, shndërrimi i një motori automobilistik në hidrogjen bën të mundur zgjidhjen rrënjësore të problemit të efikasitetit të karburantit, toksicitetit të gazrave të shkarkimit dhe reduktimit të emetimeve të dioksidit të karbonit.
Përdorimi i hidrogjenit si një aditiv i karburantit kryesor mund të ndihmojë në zgjidhjen e problemit të përmirësimit të efikasitetit të karburantit të motorëve me djegie të brendshme, reduktimin e emetimit të substancave toksike dhe reduktimin e emetimit të dioksidit të karbonit, kërkesat për përmbajtjen e të cilit në gazrat e shkarkimit të motorëve me djegie të brendshme po bëhen vazhdimisht më të rrepta. Shtimi i hidrogjenit sipas peshës në intervalin 10-20 përqind mund të bëhet optimale për makinat me motorë hibridë në të ardhmen shumë të afërt.
Përdorimi i hidrogjenit si lëndë djegëse motorike mund të jetë efektiv vetëm kur krijohen struktura të specializuara. Prodhuesit kryesorë të motorëve të automobilave aktualisht po punojnë në motorë të tillë. Në parim, dihen drejtimet kryesore në të cilat është e nevojshme të lëvizni kur krijohet një dizajn i ri i motorëve me djegie të brendshme me hidrogjen. Kjo perfshin:
1. Përdorimi i formimit të përzierjes së brendshme do të përmirësojë peshën specifike dhe dimensionet e motorit të hidrogjenit me 20-30 për qind.
2. Përdorimi i përzierjeve hidrogjen-ajër super të ligët për termocentralet hibride do të bëjë të mundur uljen e ndjeshme të temperaturës së djegies në dhomën e djegies të një motori me djegie të brendshme dhe krijimin e parakushteve për rritjen e raportit të kompresimit të motorit me djegie të brendshme, përdorimi i materialeve të reja, përfshirë për sipërfaqen e brendshme të dhomës së djegies, duke lejuar uljen e humbjeve të nxehtësisë në motorin e sistemit të ftohjes.
E gjithë kjo, sipas ekspertëve, do të bëjë të mundur sjelljen e efikasitetit efektiv të një motori me djegie të brendshme që funksionon me hidrogjen në 42-45 për qind, gjë që është mjaft e krahasueshme me efikasitetin e gjeneratorëve elektrokimikë, për të cilët aktualisht nuk ka të dhëna ekonomike. efikasitet në kushtet e funksionimit të vërtetë të automjeteve, duke marrë parasysh drejtimin e njësive ndihmëse, sallonin e ngrohjes, etj.
Në ditët e sotme, prodhuesit e automjeteve po flasin vetëm për zhvillimin e hidrogjenit. Çfarë është hidrogjeni? Le ta konsiderojmë atë pak më në detaje.
Hidrogjeni është elementi i parë i tabelës kimike, pesha e tij atomike është 1. Është një nga substancat më të përhapura në univers, për shembull, nga 100 atome që përbëjnë planetin tonë, 17 janë hidrogjen.
Hidrogjeni është karburanti i së ardhmes. Ka shumë përparësi ndaj llojeve të tjera të karburantit dhe ka perspektiva të mëdha për ta zëvendësuar atë. Mund të përdoret absolutisht në të gjitha degët e prodhimit dhe transportit modern, madje edhe gazi i përdorur për përgatitjen e ushqimit mund të zëvendësohet lehtësisht me hidrogjen pa asnjë ndryshim.
Pse hidrogjeni nuk është pranuar gjerësisht deri më tani? Një nga problemet qëndron në teknologjitë për prodhimin e tij. Ndoshta e vetmja metodë efektive e prodhimit të saj për momentin është metoda elektrolitike - marrja nga një substancë me veprimin e një rryme të fortë elektrike. Por për momentin, shumica e energjisë elektrike merret në termocentralet, dhe për këtë arsye lind pyetja, "A ia vlen loja për qiri?" Por futja e energjisë bërthamore, erës dhe energjisë diellore në prodhimin e energjisë elektrike ndoshta do t'i korrigjojë këto probleme.
Kjo substancë gjendet pothuajse në të gjitha substancat, por mbi të gjitha në ujë. Siç tha shkrimtari i trillimeve shkencore Zhyl Vern: "Uji është qymyri i shekujve të ardhshëm". Kjo deklaratë mund të klasifikohet si një parashikim. Në sipërfaqe ka më shumë se çdo gjë tjetër nga ky “thëngjill”, ndaj do të pajihemi me hidrogjen për vitet në vijim.
Vetëm një gjë mund të thuhet për pastërtinë ekologjike të hidrogjenit: gjatë djegies së tij dhe reaksioneve në qelizat e karburantit, formohet uji dhe asgjë tjetër përveç ujit.
Një qelizë e karburantit është ndoshta mënyra më efikase për të gjeneruar energji nga hidrogjeni. Ajo funksionon në parimin e një baterie: ka dy elektroda në një qelizë karburanti, hidrogjeni lëviz midis tyre, ndodh një reaksion kimik, një rrymë elektrike shfaqet në elektroda dhe substanca shndërrohet në ujë.
Le të flasim për përdorimin e hidrogjenit në makina. Ideja e zëvendësimit të benzinës së zakonshme të zhurmshme dhe të tymosur me gaz absolutisht të pastër lindi shumë vite më parë, si në Evropë ashtu edhe në BRSS. Por zhvillimet në këtë fushë u kryen me sukses të ndryshëm. Dhe tani ka ardhur apogjeu i dëshirës së autoprodhuesve për të fituar pavarësinë nga nafta. Çdo kompani që respekton veten ka zhvillime në këtë fushë.
Hidrogjeni në një makinë mund të përdoret në dy mënyra: ose të digjet në një motor me djegie të brendshme, ose të përdoret në një qelizë karburanti. Shumica e makinave të reja koncept përdorin teknologjinë e qelizave të karburantit. Por kompani si Mazda dhe BMW kanë marrë rrugën e fundit dhe për arsye të mirë.
Një automjet me qeliza karburanti është një sistem i thjeshtë dhe jashtëzakonisht i besueshëm, por miratimi i tij i gjerë pengohet nga infrastruktura. Për shembull, nëse blini një makinë me qeliza karburanti dhe e përdorni në vendin tonë, do të duhet të shkoni në Gjermani për të furnizuar karburant. Dhe inxhinierët e BMW shkuan në anën tjetër. Ata ndërtuan një makinë që përdor hidrogjenin si lëndë djegëse të djegshme dhe kjo makinë mund të përdorë si benzinë ashtu edhe hidrogjen, si shumë makina moderne të pajisura me një sistem gaz në benzinë. Kështu, nëse ka të paktën një pikë karburanti në qytetin tuaj që shet karburant të tillë, mund të blini me siguri një hidrogjen BMW Hydrogen 7.
Një problem tjetër me futjen e hidrogjenit është metoda e ruajtjes së tij. Vështirësia qëndron në faktin se atomi i hidrogjenit është më i vogli në madhësi në tabelën kimike, që do të thotë se mund të depërtojë pothuajse në çdo substancë. Kjo do të thotë që edhe muret më të trasha të çelikut do ta lënë ngadalë por me siguri. Ky problem tani po zgjidhet nga kimistët.
Një pengesë tjetër është vetë rezervuari. 10 kg hidrogjen mund të zëvendësojnë 40 kg benzinë, por fakti është se 10 kg një substancë zë një vëllim prej 8000 litrash! Dhe kjo është një pishinë e tërë olimpike! Për të zvogëluar vëllimin e gazit, ai duhet të lëngshëm, dhe hidrogjeni i lëngshëm duhet të ruhet në mënyrë të sigurt dhe të përshtatshme. Rezervuarët e makinave moderne të hidrogjenit peshojnë rreth 120 kg, që është pothuajse dyfishi i madhësisë së rezervuarëve standardë. Por ky problem do të zgjidhet së shpejti.
Përparësitë e karburantit me hidrogjen janë shumë më tepër se disavantazhet. Hidrogjeni digjet shumë më me efikasitet, nuk ka substanca të dëmshme të shkarkimit, nuk prodhon blozë, dhe kjo rrit ndjeshëm jetën e shërbimit të makinave. Hidrogjeni është një lëndë djegëse lehtësisht e rinovueshme, kështu që natyra do të marrë pak ose aspak dëm.
Pengesa kryesore për teknologjinë e hidrogjenit është infrastruktura. Shumë pak stacione karburanti në botë aktualisht janë gati të mbushin një makinë me hidrogjen, megjithëse makinat e prodhimit me hidrogjen tashmë po prodhohen nga Honda dhe po përgatiten për BMW. Në vendet e ish-Bashkimit Sovjetik, nuk mund të ëndërrohet fare për një makinë hidrogjeni. Do të duhet më shumë se një vit, dhe ndoshta një duzinë vjet, përpara se të shfaqen stacionet e karburantit me hidrogjen. Mbetet për t'u parë kur ne së bashku me gjithë botën do të fillojmë ta shpëtojmë planetin nga një katastrofë ekologjike.
Shkencëtarët rusë kanë dalë me një karburant të ri, i cili është 100 herë më i lirë se karburanti dizel, më efikas dhe më i lehtë për t'u prodhuar... Mendoni se dikush ishte i lumtur për këtë? Aspak! Prej 3 vjetësh, ministrat e Moskës kanë lëvizur ajrin nëpër zyra - me sa duket ata ende po mendojnë se si të zbatojnë më mirë një urdhër të drejtpërdrejtë për zbatim, të cilin e morën për ekzekutim. Dhe ata që dhanë këtë urdhër gjithashtu nuk janë të interesuar në zbatimin e tij të hershëm, sepse mos i pengoni ministrat të sabotojnë pa u ndëshkuar zgjidhjen e problemeve që janë jetike për Rusinë dhe pjesën tjetër të botës. Pra, mendoni tani: për kë punojnë me të vërtetë këta ministra? .. Yuri Ivanovich Krasnov dhe Yevgeny Guryevich Antonov nga OJF-ja Lavochkin, ata dolën me një lloj karburanti thelbësisht të ri të bazuar në ujin e strukturuar. Por rezulton se mbretërit e sotëm nuk kanë nevojë për shpikjen e tyre! Madje i pengon ata të na drejtojnë drejt shterrimit të plotë të karburanteve hidrokarbure dhe katastrofës mjedisore në planetin dikur të bukur Tokë ...