Гидридная система хранения водорода.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 16Следующая ⇒

В случае хранения водорода в гидридной форме отпадает необходимость в громоздких и тяжёлых баллонах, требуемых при хранении газообразного водорода в сжатом виде, или сложных в изготовлении и дорогих сосудов для хранения жидкого водорода. При хранении водорода в виде гидридов объём системы уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с объёмом хранения в баллонах. Упрощается транспортирование водорода. Отпадают расходы на конверсию и сжижение водорода.

Водород из гидридов металлов можно получить по двум реакциям: гидролиза и диссоциации.

Методом гидролиза можно получать вдвое больше водорода, чем его находится в гидриде. Однако этот процесс практически необратим. Метод получения водорода термической диссоциацией гидрида даёт возможность создать аккумуляторы водорода, для которых незначительное изменение температуры и давления в системе вызывает существенное изменение равновесия реакции образования гидрида.

Стационарные устройства для хранения водорода в форме гидридов не имеет строгих ограничений по массе и объёму, поэтому лимитирующим фактором выбора того или иного гидрида буде, по всей вероятности, его стоимость. Для некоторых направлений использования может оказаться полезным гидрид ванадия, поскольку он хорошо диссоциирует при температуре, близкой в 270 К.

Гидрид магния является относительно недорогим, но имеет сравнительно высокую температуру диссоциации 560 – 570 К и высокую теплоту образования.

Железо-титановый сплав сравнительно недорог, а гидрид его диссоциирует при температурах 320 – 370 К с низкой теплотой образования. Использование гидридов имеет значительные преимущества в отношении техники безопасности. Повреждённый сосуд с гидридом водорода представляет значительно меньшую опасность, чем повреждённый жидководородный танк или сосуд высокого давления, заполненный водородом.

В настоящий момент в Институте проблем химической физики РАН в Черноголовке ведутся работы по созданию аккумуляторов водорода на основе гидридов металла.

Применение водородной энергетики.

В настоящее время многие отрасли промышленности используют водород для очистки нефти и для синтеза аммиака и метанола. Космическая система «Шаттл» использует водород как топливо для блоков разгона. Водород применяется и для запуска ракеты-носителя «Энергия», предназначенной для доставки на орбиту сверхтяжелых грузов, в частности, корабля «Буран».

Автомашины и камеры сгорания летательных аппаратов сравнительно легко конвертируются на применение в качестве топлива водорода. В нашей стране впервые автомобильный двигатель на водороде работал в блокадном Ленинграде в 1942 году. В 80-е годы Авиационный научно-технический комплекс (АНТК) имени А.Н. Туполева создал летающую лабораторию (на базе самолета ТУ-154В), использующую в качестве топлива жидкий водород. В результате был создан первый в мире самолет на криогенном топливе - жидком водороде и сжиженном природном газе (СПГ), - ТУ-155.

Подводные лодки типа 212.

Серия немецких подводных лодок, построенных в 1999-2005 годах. Лодка имеет двухкорпусную конструкцию. Лёгкий корпус - армированный стеклопластик. Прочный —-маломагнитная сталь, состоит из двух цилиндрических секций разного диаметра.

Дизель генераторы

Первый: MTU 8V183/396 2300 л.с. (Siemens) — для плавания в режиме РДП, на поверхности и для зарядки аккумуляторных батарей (АБ).

Второй - воздухонезависимый двигатель Siemens-Permasin 382 л.с. — двигатель экономического хода, работает от 9 протон-обменных топливных элементов, которые включают в себя цистерны с криогенным кислородом и ёмкости с гидридом металла (специальный сплав металла в соединении с водородом (все — вне прочного корпуса).

Аккумуляторные батареи серебряно-цинковые высокой ёмкости, разделены на две группы по 144 элемента в каждой.

Ту-155

В СССР Академией наук совместно с рядом научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро была разработана программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по широкому внедрению водородной энергетики в народное хозяйство.

В авиационной промышленности она получила название: тема " Холод". ММЗ " Опыт" было поручено создание летающей лаборатории, использующей в качестве топлива жидкий водород (на базе самолета Ту-154Б). Эта программа позволяла одновременно кардинально улучшить экологическую обстановку в стране, а также заложить основы создания гиперзвуковой и космической авиации. В ходе создания летающей лаборатории выявилась необходимость значительного расширения объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. В этот же период обострился дефицит традиционных видов топлив для транспортных средств (керосин, бензин) и потребовалась замена его природным газом, который для авиации наиболее приемлем СПГ (сжиженный природный газ). Исходя из этих положений в АНТК им. А.Н. Туполева в 80-е годы был создан первый в мире самолет -летающая лаборатория Ту-155 (первоначальное обозначение ЛЛ Ту -154).

Водородный автотранспорт.

Создание автомобилей с принципиально новыми типами двигателей требует большого объема финансирования и практически невозможно безгосударственной поддержки. Программа, по которой в США осуществляется финансирование исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание семейного седана с эквивалентным удельным пробегом в три раза выше, чем у американского семейного седана образца 1993 г., называется Partnership for a New Generation of Vehicles (PNGV).

По программе (PNGV) финансируются работы 800 человек в 21 лаборатории семи федеральных агентств, в том числе и таких, которые ранее занимались созданием ядерного оружия, а также в исследовательских центрах Детройтской тройки и многочисленных компаниях, изготавливающих комплектующие. С 1995 г. по программе было израсходовано 1.7 млрд. долл.

В программе речь идет о создании автомобиля по габаритам и весу сходного с Chevrolet Lumina, Dodge Intrepid и Ford Taurus (длина — 500 см, снаряженная масса — 1500 кг) и временем разгона до скорости 100 км/ч — не более 10 с. Первые концептуальные модели четырехдверных пятиместных седанов, близких к поставленной задаче, были переданы на испытания в конце 2001 г. DaimlerChrysler представил Dodge ESX3, Ford Motor — Ford Prodigy, General Motors — GM Precept. Для снижения веса во всех моделях конструкторы старались максимально использовать легкие сплавы алюминия и магния и композиционные пластики типа тех, что применяют в корпусах ракет.

Первые созданные образцы использовали водород в баллонах. Затем появились автомобили с водородом, химически связанным в метиловом спирте (метаноле). В 2002 г. продемонстрированы первые варианты машин, в которых водород генерируется из бензина.

Автомобили с силовыми установками на водородных топливных элементах производят и испытывают:

Ford Motor Company — Focus FCV;
Honda — Honda FCX;
Hyundai — Tucson FCEV (ТЭ UTC Power);
Nissan — X-TRAIL FCV (ТЭ UTC Power);
Toyota — Toyota Highlander FCHV;
Volkswagen — space up!;
Daimler AG — Mercedes-Benz A-Class;
Mazda RX-8 hydrogen

Автобусы с силовыми установками на водородных топливных элементах производят и испытывают:

Daimler AG — Mercedes-Benz Citaro (ТЭ Ballard Power Systems);
Toyota — FCHV-BUS;
Ford E-450.
Thor Industries — (ТЭ UTC Power);
Irisbus — (ТЭ UTC Power);

Первый автомобиль на топливных элементах был показан компанией Daimler-Benz в 1994 г. К 2000 г. был готов улучшенный образец NECAR-4, намеченный к опытному выпуску с 2004 г. Топливные элементы и бак, содержащий 100 л жидкого водорода, расположены под полом, что обеспечивает достаточное пространство в салоне для пассажиров и багажа. Мощность электромотора - 74 л.с., максимальная скорость - 160 км/ч, запас хода - 450 км. Движение начинается сразу после нажатия на педаль акселератора. 90% максимальной мощности двигателя достигается за две секунды. Автомобиль с топливными. элементами имеет динамику, сопоставимую с машинами, оснащенными бензиновыми или дизельными моторами.

Партию легковых автомобилей с топливными элементами на жидком водороде на базе популярной модели Ford Focus к выпуску в 2004 г. готовит исследовательский центр американской Ford Motor Company.

Немецкий филиал компании Ford Forschungszentrum Aachen в сотрудничестве с 40 университетами из 12 стран создал модель Mondeo P2000 HFC на платформе семейного седана Ford Taurus. Бак с жидким водородом расположен за задним сиденьем, пробег между двумя заправками - 160 км., Партия Mondeo P2000 HFC для опытной эксплуатации будет также собрана в США. Ориентировочная стоимость — 35 тыс. долл.

Баварский концерн BMW демонстрирует во многих странах седан BMW 750hl с баком на 140 л жидкого водорода. Максимальная скорость — 200 км/ч, запас хода — 350 км. Роботизированная станция для заправки жидким водородом была построена в 1999 г. в Мюнхене, рядом с аэропортом. 16 машин MBW 750hl с 1999 г. пробежали, в общей сложности, 65 тыс. миль.

Японский концерн Toyota начинает выпускать первую партию автомобилей с топливными элементами на жидком водороде ценой 75 тыс. долл. Возможные покупатели - правительство и крупные корпорации. На начальном этапе эксплуатация машин будет только в Токио, где построены специальные заправочные станции. Высокая стоимость автомобилей на топливных элементах с жидким водородом обусловлена высокими требованиями к составным элементам установок ЭХГ и сложной системой хранения водорода при весьма низкой температуре. Дополнительные проблемы возникают при стоянке машины, когда начинаются потери испаряющегося водорода.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒