Водородный двигатель для автомобиля, как избавиться от нефтяной зависимости

2019

Британцы превратили электричку в водородный поезд

На железнодорожной выставке Rail Live 2019 представлен прототип первого британского водородного поезда HydroFlex. Состав из четырех вагонов представляет собой модифицированную версию электропоезда класса 319 и, возможно, в этом году появится на железных дорогах Великобритании, сообщает IEEE Spectrum.

Железные дороги Великобритании — самые старые во всем мире, их протяженность составляет почти 16 тысяч километров. При этом электрифицировано чуть больше половины железных дорог страны, на неэлектрифицированных участках ходят дизельные поезда. По данным правительственной рабочей группы по декарбонизации транспорта, в 2016-2017 годах пассажирские поезда Великобритании потребили 3,5 миллиарда киловатт-часов электроэнергии и 501 миллион литров дизельного топлива, что в совокупности эквивалентно 2,9 мегатоннам углекислого газа.

Великобритания (как и некоторые другие страны) намерена со временем отказаться от использования дизельных поездов — окончательная замена почти четырех тысяч дизельных поездов запланирована к 2040 году. Электрификация путей обходится дорого, поэтому железнодорожные операторы ряда стран в качестве экологичной альтернативы дизелю в последние годы всерьез стали рассматривать водородные поезда. Французская компания Alstom, например, представила свой водородный поезд еще в 2016 году, а два года спустя эти водородные поезда стали курсировать по одному из маршрутов в Германии.

Инженеры из Бирмингемского железнодорожного исследовательского центра и компании Porterbrook модифицировали электропоезд класса 319, превратив его в гибридный состав HydroFlex. Получившийся поезд из четырех вагонов по-прежнему может передвигаться, получая электричество от электросети (как по проводам, так и через контактный рельс), однако в одном из вагонов установлена 100-киловаттная топливная ячейка, литий-ионные батареи и 20 килограммов сжатого водорода. Предполагается, что поезд большую часть пути поезд питается от контактной сети, а когда такой возможности нет — использует запасы водорода.

Пока что разработчики продемонстрировали возможности HydroFlex на железнодорожном испытательном полигоне в Уорикшире, но планируют уже в этом году при поддержке Министерства Транспорта перейти к испытаниям водородного поезда на основной железнодорожной сети Великобритании.

Bosch объявила о массовом производстве водородных топливных элементов

29 апреля 2019 года Bosch объявила о начале массового производства водородных топливных элементов. С их помощью запас хода электромобилей вырастет, а грузовой автотранспорт станет менее вредным для окружающей среды.

Партнёром Bosch по серийному выпуску топливных элементов стала шведская Powercell. Совместными усилиями компании разрабатывают элементы с полимерной твердоэлектролитной мембраной, которые Bosch будет производить по глобальной лицензии.

Bosch начала производство водородных топливных элементов. Пробег электромобилей вырастет до 1000 км

Как сообщает агентство Reuters, заправка водородных баллонов требует гораздо меньше времени по сравнению с аккумуляторами, что делает их более предпочтительными для использования в электромобилях, позволяя им дольше ездить на электротяге.

В марте 2019 года китайская компания Wuhan Grove Hydrogen Automobile представила водородный автомобиль с запасом хода около 1000 км. По словам разработчиков, баллоны заправляются всего за несколько минут.

К концу апреля 2019 года выпускается немного моделей водородных автомобилей. Среди них — Toyota Mirai, Honda Clarity и Hyundai Nexo. Запас хода на одной заправке у них составляет 502 км, 750 км и 595 км соответственно.

В Bosch говорят, что один литр водорода содержит столько же энергии, сколько в трех литрах дизельного топлива. По прогнозам компании, к 2030 году топливные элементы на водороде будут использоваться в каждом пятом электрокаре.

По правилам Евросоюза, выбросы углекислого газа (CO2) от грузовых автомобилей должны быть сокращены на 15% к 2025 году и на 30% — к 2030 году, что вынуждает автопроизводителей перейти на гибридные и электрические силовые установки.

Массовому распространению водородных автомобилей мешают высокая стоимость производства, отсутствие инфраструктуры и сложности хранения водорода. Зато топливные элементы обеспечивают машинам стремительное ускорение, бесшумную работу и отсутствие выбросов (кроме безвредного водяного пара).

Принцип сборки

Разберем примерную структуру цепи, использующей электрогенератор, и прицепим к нему двигатель на реактивной тяге. Это наглядно покажет, как работает определенный элемент. Цепь будет состоять из следующих компонентов: вращающиеся лопасти для генератора переменного тока, преобразователя переменного тока в постоянный, аккумулятора, совместимого электродвигателя, системы реактивной тяги.

Для обеспечения работоспособности генератора необходимо хотя бы примерно представлять скорость вращения ротора. Отталкиваясь от скорости вращения, получаем представление о мощности, которую должен вырабатывать генератор.

Электрический асинхронный генератор переменного тока состоит из статора (неподвижной части) и ротора (вращающейся). Статор состоит из блока наложенных друг на друга листов металла диэлектрика (не проводящих ток) с вырезанными сквозными пазами, и магнитных катушек, вставляющихся в них. Катушки не должны соприкасаться с блоком. Для этого используются специальные прокладки внутри, и стрелки снаружи из изолирующего материала. За пределы пазов они выступать не должны. Также изолируются катушки друг от друга. Форма и элементы ротора могут отличаться друг от друга.

Возьмем за основу двигатели на воде своими руками с расчетом на три фазы, так как данный вид наиболее распространен. Это значит, что будет использовано три катушки одинаковых размеров. В домашних условиях при напряжении в 220 вольт постоянного тока в 19 ампер, потребуется провод с сечением 1,5 миллиметра. Работать будет при условии потребления не выше 4,1 киловатта. Стоит также учесть частоту вращения. Количество вращений в секунду измеряется в герцах. В России принята чистота 50 Герц в секунду для электроники. Провода на выходе соединяются «треугольником» или «звездой».

Электролизер и генератор HHO

Главным аппаратом данной технологии является электролизер. Это емкость, в которую погружены пластины, чем больше площадь пластин, тем эффективнее аппарат. На каждую пластину подается напряжение либо плюс, либо минус. Плюсовые и минусовые пластины чередуются. Для получения смеси газов (кислород + водород), как в нашем случае, расположение, наклоны повороты пластин не важны

Важно, чтобы пластины были заполнены водой. Вся остальная обвязка «танцует» вокруг электролизера, обеспечивая его заполнение водой (реагент) и отвода получаемых газов (продукт)

Не забудьте высушить и очистить газ перед подачей его в ДВС. Конечно, следует предусмотреть электрическую схему с предохранителем, регулировкой мощности, если это возможно и аварийным выключением, если что-то пойдет не так.

Классификации

По источнику энергии

Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии:

• электрические;
  • постоянного тока (электродвигатель постоянного тока);
  • переменного тока (синхронные и асинхронные);
• электростатические;
• химические;
• ядерные;
• гравитационные;
• пневматические;
• гидравлические;
• лазерные.

По типам движения

Получаемую энергию двигатели могут преобразовывать к следующим типам движения:

• вращательное движение твёрдых тел;
• поступательное движение твёрдых тел;
• возвратно-поступательное движение твёрдых тел;
• движение реактивной струи;
• другие виды движения.

Электродвигатели, обеспечивающие поступательное и/или возвратно-поступательное движение твёрдого тела;

• линейные;
• индукционные;
• пьезоэлектрические.

Некоторые типы электроракетных двигателей:

• ионные двигатели;
• стационарные плазменные двигатели;
• двигатели с анодным слоем;
• радиоионизационные двигатели;
• коллоидные двигатели;
• электромагнитные двигатели и др.

По устройству

Двигатели внешнего сгорания — класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела:

• поршневые паровые двигатели;
• паровые турбины;
• двигатели Стирлинга;
• паровой двигатель.

Двигатели внутреннего сгорания — класс двигателей, у которых образование рабочего тела и подвод к нему тепла объединены в одном процессе и происходят в одном технологическом объеме:

• двигатели с герметично запираемыми рабочими камерами (поршневые и роторные ДВС);
• двигатели с камерами, откуда рабочее тело имеет свободный выход в атмосферу (газовые турбины).

По типу движения главного рабочего органа ДВС с запираемыми рабочими камерами делятся на ДВС с возвратно-поступательным движением (поршневые) (делятся на тронковые и крецкопфные) и ДВС с вращательным движением (роторные), которые по видам вращательного движения делятся на 7 различных типов конструкций. По типу поджига рабочей смеси ДВС с герметично запираемыми камерами делятся на двигатели с принудительным электрическим поджиганием (калильным или искровым) и двигатели с зажиганием рабочей смеси от сжатия (дизель).

По типу смесеобразования ДВС делятся на: с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и с непосредственным впрыском топлива в цилиндры или впускной коллектор (инжекторные). По типу применяемого топлива различают ДВС работающие на бензине, сжиженном или сжатом природном газе, на спирте (метаноле) и пр.

Реактивные двигатели

Воздушно-реактивные двигатели:

• прямоточные реактивные (ПВРД);
• пульсирующие реактивные (ПуВРД);
• газотурбинные двигатели:
  • турбореактивные (ТРД);
  • двухконтурные (ТРДД);
  • турбовинтовые (ТВД);
  • турбовинтовентиляторные ТВВД;

Ракетные двигатели

• жидкостные ракетные двигатели;
• твердотопливные ракетные двигатели;
• ядерные ракетные двигатели;
• некоторые типы электроракетных двигателей.

По применению

В связи с принципиально различными требованиями к двигателю в зависимости от его назначения, двигатели идентичные по принципу действия, могут называться «корабельными», «авиационными», «автомобильными» и тому подобными.

Категория «Двигатели» в патентоведении одна из наиболее активно пополняемых. В год по всему миру подаётся от 20 до 50 заявок в этом классе. Часть из них отличаются принципиальной новизной, часть — новым соотношением известных элементов. Новые же по конструкции двигатели появляются очень редко.

Безопасность установки

Многие умельцы устанавливают пластины в пластиковых ёмкостях. Экономить не нужно на этом. Необходим бачок из нержавеющего металла. Если он отсутствует, можно применять конструкцию с пластинами открытого типа. В последнем варианте стоит использовать качественный изолятор тока и воды для надёжной работы реактора.

Известно, что температура горения водорода составляет 2800. Это самый взрывоопасный газ в природе. Газ Брауна – не что иное, как «гремучая» смесь водорода. Благодаря этому водородные резервные электростанции на автомобильном транспорте просят высококачественной сборки всех узлов системы и наличия датчиков для слежения за течением процесса.

Температурный датчик жидкости для работы, давления и амперметр лишними не будут в конструкции установки

Большое внимание нужно уделить водяному замку на выходе из реактора. Он жизненно нужен

Если случится воспламенение смеси, такой клапан устранит распространение пламени в реактор.

Водородный генератор для отапливания жилых и помещений на производстве, действующий на тех же принципах, выделяется в пару раз большей работоспособностью реактора. В данных установках отсутствие водяного замка представляет смертельную опасность. Водородные резервные электростанции на машинах в целях оснащения неопасной и надёжной работы системы также рекомендуется обустроить таким клапаном обратного типа.

Регулятор тока

Водородный генератор на авто в процессе работы увеличивает свою производительность. Это связано с выделением тепла при реакции электролиза. Рабочая жидкость реактора испытывает нагрев, и процесс протекает гораздо интенсивнее. Для контроля над течением реакции используют регулятор тока.

Если не понижать его, может произойти просто закипание воды, и реактор перестанет выдавать газ Брауна. Специальный контролер, регулирующий работу реактора, позволяет изменять производительность с увеличением оборотов.

Читать также: Шины nokian hakkapeliitta 8 отзывы

Карбюраторные модели оборудуют контроллером с обычным переключателем двух режимов работы: «Трасса» и «Город».

Автомобиль на воде — грандиозное надувательство

Двигатель от водного автомобиля Стэнли Мейера. За основу был взят обыкновенный двигатель Volkswagen

После демонстрации Мейера общественность разделилась на два лагеря. Первые называли учёного будущим нобелевским лауреатом. Вторые — критиковали и задавали вопросы. В частности, Филипп Бол, автор научного журнала Nature, обозвал открытие Мейера лженаукой. Несмотря на громкие заявления оппонентов, учёный успешно запатентовал изобретение. Он также получил от инвесторов деньги на разработку новых моделей двигателя. Мейер не позволил провести открытые испытания перед независимой группой экспертов. Он заявил, что его двигатель уже прошёл патентно-техническую проверку в Департаменте энергетики США. И, судя по выданному патенту, прошёл успешно. Из-за невозможности проведения дополнительных исследований феномен водяного двигателя тогда так и остался загадкой.

В 1998 году Стенли Мейер неожиданно скончался от аневризмы. Однако до этого он успел предстать перед судом. Бывшие инвесторы обвинили его в нецелевой растрате и мошенничестве. В итоге правосудие встало на сторону обманутых вкладчиков. Мейера признали виновным. Конструктор должен был вернуть 25 тысяч долларов, которые инвесторы вложили в его безделушку. Неожиданная смерть изобретателя вызвала бурные обсуждения в обществе. Некоторые были убеждены, что изобретателя отравили из-за гениальной идеи. Мол, двигатель на воде больно ударил бы по карманам нефтяников. Официальная причина смерти — церебральная аневризма. Страдающий от высокого давления Мейер просто не справился с очередным приступом. Однако его брат настаивал на том, что Стенли отравили. Во время ужина с бельгийскими инвесторами Мейер вдруг выбежал на улицу с криками: «Они меня отравили».