De acum, producătorii auto vorbesc doar despre dezvoltarea hidrogenului. Ce este hidrogenul? Să o luăm în considerare puțin mai detaliat.
Hidrogenul este primul element al tabelului chimic, greutatea sa atomică este 1. Este una dintre cele mai comune substanțe din univers, de exemplu, din cei 100 de atomi care alcătuiesc planeta noastră 17 este hidrogenul.
Hidrogenul este combustibilul viitorului. Are o mulțime de avantaje față de alte tipuri de combustibil și are șanse mari de a-l înlocui. Poate fi folosit in absolut toate ramurile productiei si transportului modern, chiar si gazul pe care se gatesc mancarea poate fi inlocuit cu usurinta cu hidrogen fara nici o alterare.
De ce hidrogenul nu a fost adoptat pe scară largă până acum? Una dintre probleme constă în tehnologiile de producere a acestuia. Poate singurul eficient acest moment metoda de producere a acestuia este metoda electrolitică – obţinerea dintr-o substanţă prin acţiunea unui curent electric puternic. Dar, în acest moment, cea mai mare parte a energiei electrice este generată la termocentrale și, prin urmare, se pune întrebarea: „Merită jocul lumânarea?”. Dar introducerea energiei atomice, eoliene și solare în producția de energie electrică va corecta probabil aceste probleme.
Această substanță se găsește în aproape toate substanțele, dar mai ales se găsește în apă. După cum a spus scriitorul de science fiction Jules Verne: „Apa este cărbunele veacurilor viitoare”. Această afirmație poate fi atribuită categoriei de predicții. Există mai mult acest „cărbune” la suprafață decât orice altceva, așa că ne vom oferi hidrogen mulți ani de acum înainte.
Un singur lucru se poate spune despre puritatea ecologică a hidrogenului: în timpul arderii sale și al reacțiilor în celulele de combustie, se formează apă și nimic altceva decât apă.
Celula de combustibil este poate cea mai eficientă modalitate de a genera energie din hidrogen. Funcționează pe principiul unei baterii: în celula de combustie sunt doi electrozi, hidrogenul se mișcă între ei, are loc o reacție chimică, pe electrozi apare un curent electric, iar substanța se transformă în apă.
Să vorbim despre utilizarea hidrogenului în mașini. Ideea de a înlocui benzina obișnuită zgomotoasă și fumurie cu gaz absolut pur a apărut cu mulți ani în urmă, atât în Europa, cât și în URSS. Dar evoluțiile în acest domeniu au fost realizate cu diferite grade de succes. Și acum a venit punctul culminant al dorinței producătorilor de automobile de a câștiga independență față de petrol. Fiecare companie care se respectă are evoluții în acest domeniu.
Hidrogenul dintr-o mașină poate fi folosit în două moduri: fie ars într-un motor cu ardere internă, fie folosit în celulele de combustie. Majoritatea noilor concept cars folosesc tehnologia celulelor de combustibil. Dar companii precum Mazda și BMW au mers pe sens invers și din motive întemeiate.
Vehiculul cu celule de combustibil este un sistem simplu și extrem de fiabil, dar infrastructura împiedică adoptarea pe scară largă. De exemplu, dacă cumpărați o mașină cu pile de combustie și o folosiți în țara noastră, va trebui să mergeți în Germania pentru a face plin. Și inginerii BMW au mers pe direcția inversă. Ei au construit o mașină care folosește hidrogen ca combustibil, iar această mașină poate folosi atât benzină, cât și hidrogen, la fel ca multe mașini moderne echipate cu sistem gaz-benzină. Astfel, dacă în orașul dvs. a apărut cel puțin o benzinărie care vinde astfel de combustibil, puteți cumpăra în siguranță un BMW Hydrogen 7 cu hidrogen.
O altă problemă cu introducerea hidrogenului este metoda de stocare a acestuia. Întreaga dificultate constă în faptul că atomul de hidrogen este cel mai mic ca dimensiune din tabelul chimic, ceea ce înseamnă că poate pătrunde aproape în orice substanță. Aceasta înseamnă că chiar și cei mai groși pereți de oțel îl vor trece încet, dar sigur. Această problemă este acum rezolvată de chimiști.
O altă problemă este rezervorul în sine. 10 kg de hidrogen pot înlocui 40 kg de benzină, dar adevărul este că 10 kg de substanță ocupă un volum de 8000 de litri! Și acesta este un întreg bazin olimpic! Pentru a reduce volumul de gaz, acesta trebuie lichefiat, iar hidrogenul lichefiat trebuie depozitat în siguranță și convenabil. Rezervoarele mașinilor cu hidrogen de astăzi cântăresc în jur de 120 kg, aproape de două ori mai mult decât rezervoarele standard. Dar această problemă va fi rezolvată în curând.
Avantajele combustibilului cu hidrogen sunt mult mai mari decât dezavantajele. Hidrogenul arde mult mai eficient, nu are emisii nocive, nu produce funingine, iar acest lucru crește semnificativ durata de viață a mașinilor. Hidrogenul este un combustibil ușor de regenerat, așa că natura va primi puțin sau deloc rău.
Principala barieră în calea tehnologiei hidrogenului este infrastructura. Foarte puține benzinării din lume sunt pregătite în prezent să umple o mașină cu hidrogen, deși Honda produce deja mașini cu hidrogen de producție, iar BMW se pregătește pentru producție. În țările din fosta Uniune Sovietică, nici măcar nu se poate visa la o mașină cu hidrogen. Înainte de apariția benzinăriilor cu hidrogen, va dura mai mult de un an și poate o duzină de ani. Rămâne de văzut când noi, împreună cu întreaga lume, vom începe să salvăm planeta de la o catastrofă ecologică.
Oamenii de știință ruși au venit cu un nou combustibil care este de 100 de ori mai ieftin decât motorina, mai eficient și mai ușor de fabricat... Crezi că cineva s-a bucurat de asta? Nu s-a intamplat nimic! Miniștrii de la Moscova caută aer în jurul birourilor lor de 3 ani deja - se pare că încă se gândesc cum să pună în practică ordinul direct privind implementarea pe care l-au primit pentru execuție. Și cei care au dat acest ordin, se dovedește, de asemenea, a nu fi interesați de implementarea lui rapidă, deoarece. nu împiedicați miniștrii să saboteze cu impunitate soluționarea unor sarcini de importanță vitală pentru Rusia și restul lumii. Așa că gândește-te acum: pentru cine lucrează cu adevărat acești miniștri? Lavochkin a fost inventat fundamental noul fel combustibili pe baza de apa structurata. Dar se dovedește că regii de astăzi nu au nevoie de invenția lor! Chiar îi împiedică să ne conducă în fugă către epuizarea completă a combustibililor cu hidrocarburi și dezastrul ecologic pe odată frumoasa planetă Pământ...
Autoritățile de la Moscova au devenit interesate de experiența Romei, unde au instalat mașini de recepție sticle de plastic. Ar fi oportun să discutăm despre un astfel de concept în raport cu capitala Rusiei, a declarat pentru RG Zoya Zotova, șefa Comisiei pentru politica de mediu a Dumei orașului Moscova. După cum a scris deja RG, la Roma au fost instalate mașini de plastic la stațiile Cipro, Pyramida și San Giovanni. Pentru fiecare sticlă, dispozitivul acumulează puncte bonus aplicatie mobila. Dați 30 de sticle - mergeți gratuit. Un proiect similar poate fi discutat în Duma orașului Moscova, crede Zotova. Este necesar să se poarte o discuție cu reprezentanții metroului. Pentru început, ar fi ideal să se efectueze un experiment la două sau trei stații...
Cum să nu te transformi într-o femeie cu care o relație pe termen lung este imposibilă - vei învăța din acest articol informativ al unui psiholog. Sunt femei care nu pot să trăiască mult sau să întâlnească un bărbat, pentru că, cu dorința lor pasională de a-l lega de ele, pur și simplu sperie sexul puternic. Crearea sănătoasă și relatie puternica cu astfel de femei devine problematică din mai multe motive: limitarea libertății de alegere a unui bărbat, planificarea strictă a dezvoltării relațiilor (de exemplu, a avea un copil până la o anumită vârstă etc.). O femeie care își face rău Următoarele indicii vă vor ajuta să recunoașteți acest tip de femeie: 1. Ea este în mod constant cu cineva...
Petiția lor de mare succes a primit chiar și un răspuns - și o promisiune - de la gigantul fast-food. Copiii nu sunt mulțumiți de Happy Meals. Preocupate de cantitatea de plastic din jucăriile ieftine de la McDonalds și de timpul scurt în care copiii se joacă în mod obișnuit cu ele, două fetițe din Southampton, Anglia, au lansat o petiție prin care cer restaurantelor fast-food să-și reconsidere ceea ce împart. Caitlin și Ella, în vârstă de 7 și 9 ani, au scris pe pagina lor Change.org: „Ne place să mâncăm la Burger King și McDonald's, dar copiii se joacă cu jucăriile de plastic pe care le oferă pentru câteva minute...
Balenele ucigașe eliberate pe 27 iunie și 16 iulie din „închisoarea balenelor” din Primorye au convergit într-o zonă din apropierea insulelor Shantar, potrivit site-ului web al Institutului de Cercetare Oceanografie All-Russian. Concluzia a fost făcută pe baza datelor de la etichetele satelit instalate pe animale. Mamiferele marine sunt la mai puțin de 30 de kilometri una dintre ele. La această distanță, animalele pot stabili contact acustic. Acum oamenii de știință așteaptă să vadă dacă întâlnirea lor va avea loc natura salbatica. Cea mai tânără balenă ucigașă din al doilea grup se află acum în largul coastei Sahalinului, în Golful Baikal, după ce s-a îndepărtat de locul eliberării la o distanță de peste o sută de kilometri. Între timp, ca...
Multe vedete preferă să ia budincă de chia la micul dejun, iar aceasta a devenit deja cea mai populară tendință pe Instagram și Pinterest! De ce toată lumea este obsedată de micul dejun cu semințe de chia și cum să-l gătească, citiți în materialul nostru. Beneficiile semințelor de chia Beneficiile semințelor de chia sunt că sunt bogate în multe oligoelemente și depășesc alimentele noastre obișnuite în cantitatea lor. De aceea, semințele de chia sunt numite super-alimente, iar supermodelele, bloggerii, actrițele și cântăreții sfătuiesc să le adauge la diverse feluri de mâncare. Semințele de chia sunt bogate în calciu, acizi grași omega-3, precum și magneziu, fier, potasiu, fosfor și zinc. Superfood va ajuta la normalizarea muncii...
În fiecare an, pe 29 iulie, lumea sărbătorește Ziua Internațională a Tigrului. Această sărbătoare a fost stabilită în 2010 la Forumul Internațional „Tiger Summit” din Sankt Petersburg privind problemele conservării populației acestui animal prădător. Inițiatorii stabilirii acestei date au fost 13 state care au participat la forum, în care tigrii încă trăiesc. În cadrul evenimentului a fost elaborat și adoptat și un program de refacere a populației de tigri, conceput pentru anii 2010-2022, al cărui scop este dublarea numărului de tigri în perioada specificată. Din păcate, doar nu mai mult de 5 mii de indivizi au supraviețuit în sălbăticie și...
Transportul fluvial devine din ce în ce mai mult, iar calitatea apei din râul Moscova nu s-a deteriorat în ultimii zece ani. Această declarație a fost făcută de hidrologul șef, șeful departamentului de monitorizare a apei al instituției bugetare de stat „Mosekomonitoring” Victoria Mazlova în timpul unui raid la nava „Ecopatrol”. Aceasta este singura navă din oraș care monitorizează calitatea apei râului, deoarece are la bord un laborator expres. În fiecare zi a săptămânii, o navă din Moscova pleacă pentru o călătorie de pe debarcaderul din spatele Nagatinskiy. Toate cele 8 ore de raid, o pompă specială pompează apă, care apoi trece printr-o serie de filtre și intră în analizoarele de compoziție pentru zece indicatori. "În partea de jos...
Un antrenament scurt, dar dificil de scânduri exercițiu eficient pentru tot corpul. Luați în considerare unul dintre principalele avantaje ale barei - capacitatea de a vă economisi timp, deoarece puteți efectua un antrenament productiv în doar câteva minute. În acest material veți găsi un exemplu de astfel de antrenament, nu va dura mult timp și spațiu pentru a-l efectua. Prin executarea regulată a programului, veți întări foarte rapid mușchii nucleului. Beneficiile scandurii sunt greu de enumerat în doar câteva...
1. Nu încercați să luați și să opriți brusc Corpul își va aminti în continuare aceste bullying, care se vor exprima prin durere de cap, oboseală și o problemă de concentrare. 2. Reduceți treptat doza de cofeină Stabiliți un obiectiv de o cană mai puțin pe zi. Scoateți altul după o săptămână. Cu o abordare lentă, nu riști nimic. 3. Mananca mai multe proteine. Atunci nu te vei simti obosit. Dar carbohidrații nu trebuie abuzați: ei interferează cu un somn bun. 4. Creați un nou ritual de seară Dacă obișnuiți să beți cafea nu doar dimineața și după-amiaza, ci și seara, căutați un înlocuitor. De exemplu, mergeți la o plimbare (vă va înveseli) sau citiți o carte bună (vă va distrage atenția). În cazuri extreme, puteți bea o ceașcă de decofeină. În timp, veți începe să faceți acest lucru automat, iar corpul...
Potrivit OMS, aproximativ 2% dintre oamenii din lume suferă de psoriazis. În același timp, în țările dezvoltate, cifra ajunge la 4,6%. Pentru mulți, boala pare inofensivă. În același timp, i se atribuie adesea cel mai grav grup de dizabilități - primul. Psoriazisul este clasificat ca o boală neinfecțioasă a pielii și este una dintre cele mai frecvente patologii ale pielii. Psoriazisul nu este fatal, dar poate fi supărător pentru pacient. La urma urmei, întregul corp doare, mâncărime, arsuri etc. În mod firesc, ei încearcă să lupte împotriva bolii, folosesc diferite opțiuni de terapie și caută modalități de a atenua starea pacientului. și mulți oameni au o întrebare: este posibil să vindeci psoriazisul?...
Conținut Beneficiile exercițiului de fitness „Podul” Sfaturi pentru fanii unui stil de viață sănătos cu privire la executarea corectă a exercițiului Un set de exerciții care ajută la efectuarea „Putului” Performanța profesională a „Podul” Exercițiul „Podul” este familiar tuturor încă din copilărie . A fost ușor și distractiv să o faci. Dar odată cu vârsta, în absența activității fizice și a flexibilității, nu toată lumea o poate face. În același timp, este foarte popular printre fanii unui stil de viață sănătos, deoarece acest element este util pentru coloana vertebrală, a cărei stare afectează în mod direct sănătatea umană. Beneficiile exercițiului de fitness „Pode” Efectuarea corectă și regulată a acestui exercițiu vă permite să: întăriți mușchii care ajută la îndreptarea coloanei vertebrale. Ele sunt situate pe ambele părți ale întregii vertebre ...
Omenirea ar dori foarte mult să aibă un combustibil perfect curat. Se crede că a fost găsit un astfel de combustibil. Acesta este hidrogen. Astăzi, generează mai multă căldură decât orice combustibil fosil convențional, iar produsul arderii, produsul rezidual, este oxidul de hidrogen, mai simplu spus, apa. Imaginația sugerează imagini idealiste: o mașină, din țeavă de eșapament care este pulverizat cu umiditate răcoritoare, TPP, de asemenea, aruncă în cer nu monoxid de carbon, ci vapori de apă. Fictiune? Nu. Și deși este încă prea devreme pentru a vorbi despre utilizarea industrială pe scară largă a hidrogenului, primii pași pentru „îmblânzirea” acestui combustibil au fost făcuți.
În Statele Unite a fost construită o clădire rezidențială, în care funcțiile casnice sunt definite pentru hidrogen: producerea de energie electrică, încălzire. Chiar și la a VII-a Conferință Mondială asupra Energiei cu Hidrogen, desfășurată la Moscova în 1986, raportul A.A. Tupolev, susținut de un film documentar. Unul dintre cele trei motoare Tu-155 a funcționat pe hidrogen! Combustibilul cu hidrogen este, de asemenea, foarte promițător pentru nave spațiale. În timpul lansării navei spațiale americane de transport reutilizabile „Shuttle” a folosit parțial energia obținută prin arderea hidrogenului.
În URSS a început să folosească hidrogen în motoarele cu ardere internă chiar în timpul Marelui Războiul Patriotic. Era în Leningradul asediat, unde nu era doar mâncare, ci și combustibil pentru mașini. Apoi a fost posibilă înlocuirea benzinei cu hidrogen. În anii postbelici, această primă experiență a fost uitată. La sfârșitul anilor 80, în Uniunea Sovietică au fost create mai multe modele de mașini cu hidrogen, inclusiv autobuze. Și în portul Odesa, stivuitoarele cu hidrogen sunt folosite cu succes.
Beneficii combustibil hidrogen mulți. Poate fi transmis pe o distanță nu prin sârmă, ci prin conducte de hidrogen. Hidrogenul este convenabil ca concentrat de energie, poate fi stocat și extras din instalațiile de stocare a hidrogenului după cum este necesar. Dar există îndoieli și probleme cu utilizarea, la prima vedere, a combustibilului cu hidrogen ecologic. Situația este aproximativ aceeași ca și pentru numărul covârșitor de așa-numite industrii prietenoase cu mediul.
Hidrogen- materii prime secundare, producerea acesteia este însoțită de un anumit impact asupra mediului. În plus, acest proces consumă energie din alte surse, care nu sunt deloc atât de pure. Același lucru este valabil și pentru o altă procedură tehnologică pentru extragerea hidrogenului - electroliza apei. Și aici nu puteți face fără costuri suplimentare ale energiei electrice. Iar mașinile cu hidrogen sunt explozive. În acest sens, academicianul V.A. Legasov a spus:
„Nu trebuie să permitem ca un purtător de energie ecologic să fie produs cu poluare mediu inconjurator, provocând pagube care reduc efectul economic al introducerii tehnologiilor care utilizează hidrogen”.
Astfel, realitatea este că nici din punct de vedere al mediului, nici din punct de vedere economic, o sursă de energie cu hidrogen nu este mai rentabilă decât sursele de energie convenționale existente.
Așadar, este visul strălucitor al umanității de combustibil curat o utopie? Nu, sunt prezentate idei îndrăznețe, aproape fantastice pentru a produce hidrogen la costuri mai mici și pierderi de mediu. Poate ar trebui să ne gândim la căutarea surselor naturale de hidrogen? Nu ar trebui să uităm de indiciuul naturii în sine - la urma urmei, în lumile stelare, principala sursă de energie este hidrogenul!
Când utilizați materialele site-ului, este necesar un hyperlink direct activ. Copierea ilegală a articolelor este interzisă și se pedepsește prin lege.
De fapt, transformarea mașinilor, avioanelor, navelor și locomotivelor în combustibil cu hidrogen este o idee foarte atractivă. Utilizarea H 2 nu lasă o amprentă de carbon. Autoturismul Toyota Mirai, care funcționează pe pile de combustibil cu hidrogen, condus 100 km, produce aproximativ jumătate de găleată de apă. Si asta e! Fara gaze cu efect de sera. Fara emisii toxice. Nu este acesta un înlocuitor excelent pentru combustibilii cu hidrocarburi? Înlocuirea este excelentă, dar problema este că natura ne-a creat zăcăminte vaste de petrol și gaze, dar zăcăminte de hidrogen nu există. Cel mai ușor element al tabelului periodic este prezent din abundență în lumea exterioară, dar sub formă de compuși - în principal cu carbon și oxigen. Pentru a obține hidrogen într-o formă liberă, este necesar să distrugem acești compuși, pentru care este necesar să cheltuiți energie, iar la nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei, energia este mult mai mare decât putem obține atunci prin utilizarea hidrogenului.
Radiația solară, mareele, vântul sunt astăzi numite surse alternative de energie, dar hidrogenul nu se numără printre ele. H 2 este un combustibil prietenos cu mediul, care este în esență un acumulator al energiei cheltuite pentru producerea acestuia (minus pierderile inevitabile). Există o serie de tehnologii utilizate în prezent și promițătoare pentru producerea hidrogenului, dar cele principale sunt împărțite în două tipuri: striparea hidrogenului din carbon și striparea hidrogenului din oxigen.
Cum funcționează o mașină Toyota Mirai?
1. Stiva de celule de combustie Utilizează primele celule de combustibil cu densitate mare de putere produsă în serie de Toyota (3,2 kW/L) Putere maximă: 124 kW 2. Convertorul Boost convertește DC generat de celula de combustibil în AC cu creșterea tensiunii de până la 650 V 3. Nichel-metal bateria cu hidrură stochează energia recuperată în timpul frânării. La pornire, alimentează motorul împreună cu pila de combustie 4. Cilindri de înaltă presiune Presiune de lucru în interior: 700 atm. Volum intern: 60L (sticlă față) 62,4L (sticlă spate) 5. Motor electric Motor sincron AC: putere maximă 113 kW (153,6 CP) cuplu maxim 335 Nm 6. Unitatea de control controlează încărcarea/descărcarea bateriei și a celulei de combustie 7 Accesorii Hidrogen pompa de rapel etc.
Combustibil murdar curat?
Mai mult de jumătate din hidrogenul din lume este produs prin reformarea cu abur a metanului - acesta este cel mai ieftin și mai accesibil mod. Într-un proces în mai multe etape folosind temperaturi mariși catalizatori, moleculele de metan se descompun în hidrogen și monoxid de carbon (monoxid de carbon). Întrucât procesul folosește combustibili fosili, este cumva imposibil să numim hidrogenul obținut în acest fel care nu dă o „amprentă de carbon”.
Un alt proces industrial destul de obișnuit este electroliza, familiar tuturor încă din timpul școlii. experimente chimice. Nu mai există petrol, gaz sau cărbune aici - apa obișnuită se descompune în oxigen și hidrogen atunci când este aplicată. energie electrica. Dar de unde vine această energie? Dacă o centrală termică care funcționează cu păcură fumează lângă producția de hidrogen, atunci totul nu va fi prea bine nici cu „amprenta de carbon” aici. Vizionarii energiei ai viitorului vorbesc despre fabrici de hidrogen alimentate exclusiv de parcuri eoliene, parcuri solare și alte surse regenerabile. În acest caz, va apărea un lanț de generare a combustibilului cu adevărat fără carbon, dar aceasta va necesita o creștere uriașă a capacității de generare în domeniul energiei verzi.
Producția de hidrogen folosind biotehnologie
Despre soarta Hindenburgului
O tranziție totală la hidrogen va necesita nu numai resurse energetice pentru producția sa, ci și o infrastructură dezvoltată pentru transportul și stocarea acestuia - conducte, rezervoare de cale ferată, cisterne maritime, rezervoare, benzinării. Unul dintre principalele motive pentru care societatea este oarecum precaută față de revoluția hidrogenului este că hidrogenul este foarte volatil și exploziv. Acolo unde hidrogenul va fi stocat, transportat sau utilizat, sunt necesare analizoare de gaz extrem de sensibile pentru a semnala cea mai mică scurgere. Adevărat, susținătorii utilizării active a hidrogenului susțin că pericolul este exagerat. Spre deosebire de gazele grele, cum ar fi metanul, hidrogenul ușor care se scurge dintr-un cilindru se ridică instantaneu și se dispersează. Un exemplu este povestea dezastrului dirijabilului Hindenburg, în care hidrogenul intermitent a ars doar 32 de secunde, ceea ce a permis ca 62 din 97 de pasageri să nu piară în incendiu și să supraviețuiască. Dar, în orice caz, prezența pe străzi a unui număr mare de vehicule în care gazele explozive sunt sub presiune va necesita un nou nivel de siguranță în trafic.
Toți acești factori care limitează utilizarea pe scară largă a hidrogenului indică faptul că trecerea la un nou combustibil nu se va produce într-un ritm foarte rapid. Vânzările de pionierat Toyota Mirai, alimentată cu pile de combustibil cu hidrogen, care a început în 2015, se apropie doar de pragul de 3.000 - și aceasta este pe o piață uriașă care include nu numai Japonia, ci și SUA, UE și Emiratele Arabe Unite. Este evident că hidrogenul ca combustibil va coexista pentru o lungă perioadă de timp atât cu hidrocarburile tradiționale, cât și cu bateriile litiu-ion (în vehiculele electrice). În același timp, tehnologiile cu hidrogen se vor putea dezvolta într-un ritm mai rapid în unele dintre cele mai promițătoare nișe, de exemplu, în domeniul UAV-urilor electrice. Cert este că eficiența unei celule de combustie cu hidrogen este foarte mare, datorită faptului că energia eliberată atunci când hidrogenul se combină cu oxigenul este utilizată direct în energie electrică, fără pierderi semnificative sub formă de căldură, așa cum s-ar produce la arderea combustibilului în ciclul Carnot. Folosind la maximum energia combustibilului, un UAV cu celule de combustibil poate rămâne în aer mult mai mult decât o dronă cu o greutate comparabilă la decolare, dar alimentată de o baterie litiu-ion folosită în mod obișnuit.
Hidrogen solid?
În țara noastră, liderii în crearea pilelor de combustie hidrogen-aer (HVFC) pentru UAV și nu numai sunt Institutul pentru Probleme de Chimie Fizică al IPPC RAS și Institutul Central de Motoare Aviației CIAM. Baranov. VVTE IPPC în aprilie 2016 a oferit o durată record de zbor de 3 ore și 10 minute a octocopterului concept NELK-88 produs în comun de NELK și IPPC RAS.
Schema de plasare a granulelor de „hidrogen solid” în aripa UAV
Sistemul de hidrogen de la bord are un VVTE foarte bun și funcționează eficient, dar odată cu apariția hidrogenului îmbuteliat comprimat la bord au apărut probleme de greutate și dimensiuni considerabile. În plus, rămâne posibilitatea unei scurgeri de gaz, ceea ce este nesigur. Cele mai recente materiale și tehnologii grele nu au rezolvat complet această problemă.
Pentru a avea mai mult hidrogen la bord și într-un sistem de stocare mai ușor, au încercat să treacă la hidrogen lichefiat la o temperatură de -253°C, a cărui densitate este de trei ori mai mare decât densitatea hidrogenului comprimat la presiuni standard de 300. –350 atm pentru sistemele cu cilindri, ceea ce ar putea crește sistemele de intensitate energetică. Dar problemele cu vasul Dewar, izolarea termică, umplerea etc. au forțat o astfel de idee să fie abandonată. O cale de ieșire a fost găsită când au fost amintite hidruri metalice solide. În hidrură, hidrogenul este atât de dens împachetat încât nu se pune problema vreunei scurgeri ale acestuia. Prin urmare, hidrogenul „solid” este un argument serios în rezolvarea problemei siguranței atât a oamenilor, cât și a echipamentelor.
În diferite hidruri - sodiu, magneziu, bor etc. - hidrogenul există în raport de greutate în cantități diferite, iar campionul aici este boranul de amoniac (borazan) cu un conținut de hidrogen de 20%. Pentru a obține hidrogenul gazos necesar pentru HVTE, este suficient să încălziți cu atenție boranul de amoniac la o temperatură de 85–100 ° C, astfel încât să nu se topească cu spumare. Obținerea unei astfel de temperaturi la bordul UAV nu este o problemă: până la ea în timpul funcționării, de exemplu, VHTE sunt încălzite.
Zbor pe tablete
Nu cu mult timp în urmă, în această zonă au avut loc două evenimente semnificative. Prima a fost chiar la începutul lunii februarie 2016, când compania britanică Cella Energy, împreună cu Asociația Scoțiană de Științe Marine SAMS, au testat cu succes tehnologia hidrogenului solid pe o dronă demonstrativă la locul de testare Argyll. Conform planului, zborul a durat zece minute, UAV-ul s-a ridicat la o înălțime de 80 m.
Al doilea eveniment a avut loc la mijlocul lunii februarie 2016 la Singapore, în ajunul deschiderii Air Show 2016 acolo. Apoi mini-UAV-ul Skyblade 360 UAV de la HES Energy Systems a efectuat un zbor controlat timp de șase ore și a zburat 300 km în total cu o viteză de 50-55 km/h. În ambele cazuri, dezvoltatorii au folosit tehnologii similare pentru fabricarea materialului purtător de hidrogen și obținerea de hidrogen gazos din acesta.
Materialul hidrură a fost realizat sub formă de granule, care au fost așezate pe o bandă de montaj imprimată, ceea ce a făcut convenabil să se producă consistentă, de la granulă la granulă, încălzirea lor atentă dintr-o sursă de căldură de la bord. Peleții de boran de amoniac Cella aveau 1 cm pătrați, erau plasați într-un cartuș generator de gaz cilindric, în care, după eliberarea de hidrogen gazos, se menținea presiunea de funcționare necesară - de altfel, una mică. Tehnologia Pellet-in-cartuș permite încărcarea scalabilă a combustibilului în funcție de sarcina specifică, ceea ce oferă flexibilitate în utilizarea dronei.
Nimic nu se va pierde
La producerea granulelor de borazan, tehnologia de nanostructurare a fost folosită pentru a obține nanoparticule de hidrură cu dimensiunea de 4–6 nm (de 30 de ori mai mică decât dimensiunea unui grăunte de nisip, așa cum a fost cazul Cella), iar acest lucru a contribuit la o creștere ridicată. randamentul hidrogenului. 1 g dintr-o granulă structurată eliberează mai mult de 90-95% din 1 litru de hidrogen gazos cu o eficiență.
Dar ce să faci cu cartuşul uzat, în care, după extragerea hidrogenului din hidrură, o mulţime de material util? Desigur, nimeni nu va arunca un astfel de cartuş, iar reziduul rămas în el - poliborazilen - este redus la starea de boran de amoniac prin saturare cu hidrogen în prezenţa unui catalizator special, de exemplu, pe bază de ruteniu. Există deja o tehnologie de regenerare, conform căreia totul se întâmplă într-un „un cazan” - chiar în cartușul uzat, ceea ce face procesul sigur și simplifică lanțul de producție.
Evaluând perspectivele hidrogenului ca sursă de energie, ne bazăm în principal pe tehnologiile existente pentru producerea și aplicarea acestuia. Cu toate acestea, aproape în fiecare zi se întâmplă ceva nou în această zonă (care arată apariția rapidă a „hidrogenului solid”) și poate că economia hidrogenului va veni în cele din urmă la noi într-o formă complet diferită.
Trăim în secolul 21, umanitatea se dezvoltă, construiește fabrici, duce un stil de viață activ. Totuși, pentru dezvoltare și existență deplină, avem nevoie de energie! Acum acea energie este petrol. Este folosit pentru a produce combustibil pentru toate industriile. Îl folosim literalmente peste tot: de la mașini mici la fabrici uriașe.
Cu toate acestea, petrolul nu este o resursă nesfârșită; în fiecare an ne îndreptăm spre distrugerea sa completă. Oamenii de știință spun că suntem în stadiul în care trebuie să căutăm un înlocuitor eficient pentru benzină, pentru că acum prețul acesteia este foarte mare și în fiecare an va fi din ce în ce mai puțin petrol, iar prețurile vor fi mai mari și, în curând, când petrolul se va epuiza (și odată cu modul de viață existent al omenirii, acest lucru se va întâmpla în 60 de ani), dezvoltarea și existența noastră cu drepturi depline se vor încheia pur și simplu.
Toată lumea înțelege că este necesar să se caute combustibili alternativi. Dar care este cel mai eficient înlocuitor? Răspunsul este simplu: hidrogen! Iată ce va înlocui benzina obișnuită.
Cine a inventat motorul cu hidrogen?
Ca multe tehnologii înalte, această idee ne-a venit din Occident. Primul motor cu hidrogen a fost dezvoltat și creat de inginerul și omul de știință american Brown. Prima companie care a folosit acest motor a fost Honda japoneza. Dar această companie auto a trebuit să facă tot posibilul pentru a aduce „mașina viitorului” la viață. În timpul creării mașinii, toți cei mai buni ingineri și minți ale companiei au fost implicați timp de câțiva ani! Toți au fost nevoiți să suspende producția unor mașini. Și, cel mai important, au refuzat să participe la Formula 1, deoarece toți lucrătorii care au fost implicați în crearea de mașini au început să dezvolte o mașină cu hidrogen.
Avantajele hidrogenului ca combustibil
- Hidrogenul este cel mai comun element din univers, absolut totul în viața noastră constă din el, toate obiectele din jurul nostru au cel puțin o mică particulă de hidrogen. Acest fapt este foarte plăcut pentru umanitate, deoarece, spre deosebire de petrol, hidrogenul nu se va epuiza niciodată și nu va trebui să economisim combustibil.
- Este absolut prietenos cu mediul! Spre deosebire de un motor pe benzină, un motor cu hidrogen nu emite gaze nocive care ar afecta negativ mediul. Evacuarea emisă de o astfel de unitate de putere este o pereche obișnuită.
- Hidrogenul, care este folosit în motoare, este foarte inflamabil, iar mașina va porni și va funcționa bine indiferent de vreme. Adică nu mai trebuie să încălzim mașina iarna înainte de călătorie.
- Pe hidrogen, chiar și motoarele mici vor fi foarte puternice și pentru a crea cea mai rapidă mașină, nu mai trebuie să construiți o unitate de dimensiunea unui rezervor.
Desigur, există și dezavantaje în acest combustibil:
- Faptul este că, în ciuda faptului că acesta este un material nelimitat și este peste tot, este foarte dificil să îl extragi. Deși pentru umanitate aceasta nu este o problemă. Am învățat cum să extragem petrol din ocean forând fundul acestuia și vom învăța cum să luăm hidrogen de pe pământ.
- Al doilea dezavantaj este nemulțumirea magnaților petrolului. Imediat după începerea dezvoltării progresive a acestei tehnologii, majoritatea proiectelor au fost închise. Potrivit zvonurilor, toate acestea se datorează faptului că, dacă înlocuiți benzina cu hidrogen, cei mai bogați oameni de pe planetă vor rămâne fără venituri și nu își pot permite.
Metode de extragere a hidrogenului ca utilizare a energiei
Hidrogenul nu este o fosilă pură precum petrolul și cărbunele, nu poți pur și simplu să-l dezgropi și să-l folosești. Pentru ca acesta să devină energie, trebuie să o obțineți și să utilizați ceva energie pentru a o procesa, după care aceasta este cea mai comună element chimic devine combustibil.
Metoda practicată în prezent de producere a combustibilului cu hidrogen este așa-numita „reformare cu abur”. Pentru a transforma hidrogenul obișnuit în combustibil, se folosesc carbohidrați, care constau din hidrogen și carbon. În reacțiile chimice, la o anumită temperatură, se eliberează o cantitate imensă de hidrogen, care poate fi folosită drept combustibil. Acest combustibil nu va emite substanțe nocive în atmosferă în timpul funcționării, cu toate acestea, în timpul producției sale, se eliberează o cantitate imensă de dioxid de carbon, care are un efect negativ asupra mediului. Prin urmare, deși această metodă este eficientă, nu trebuie luată ca bază pentru extracția combustibililor alternativi.
Există motoare pentru care este potrivit și hidrogenul pur, ele înșiși procesează acest element în combustibil, cu toate acestea, ca și în cazul metodei anterioare, există și o cantitate imensă de emisii de dioxid de carbon în atmosferă.
Foarte mod eficient extragerea combustibilului alternativ sub formă de hidrogen este electroliza. Un curent electric este trecut în apă, în urma căruia se descompune în hidrogen și oxigen. Această metodă este costisitoare și supărătoare, dar ecologică. Singurele deșeuri din producția și funcționarea combustibilului sunt oxigenul, care va afecta numai pozitiv atmosfera planetei noastre.
Iar cea mai promițătoare și mai ieftină modalitate de a obține combustibil cu hidrogen este procesarea amoniacului. Cu reacția chimică necesară, amoniacul se descompune în azot și hidrogen, iar hidrogenul se obține de trei ori mai mult decât azotul. Această metodă este mai bună prin faptul că este puțin mai ieftină și mai puțin costisitoare. În plus, amoniacul este mai ușor și mai sigur de transportat, iar la sosirea la punctul de livrare ar trebui să înceapă o reacție chimică, azotul trebuie eliberat și combustibilul este gata.
zgomot artificial
Motoarele alimentate cu hidrogen sunt practic silențioase, așa că așa-numitul „zgomot artificial de vehicule” este instalat pe mașinile care sunt în funcțiune sau vor fi puse în funcțiune pentru a preveni accidentele pe drumuri.
Ei bine, prieteni, suntem în pragul unei tranziții grandioase de la benzină, care ne distruge întregul ecosistem, la hidrogen, care, dimpotrivă, îl reface!