Водородное топливо

Водород — самый легкий химический элемент: на Земле встречается в газообразной форме (Н2), в составе воды (Н2О), углеводов и многих других соединений. Получить его можно, например, путем электролиза воды. Он поддается сжижению при сильном охлаждении и может транспортироваться в охлажденных емкостях. Возможна также перекачка газообразного водорода по трубопроводам. Водород удобен прежде всего для накопления солнечной энергии, попадающей на Землю в особо солнечных районах. Накопленная энергия может быть освобождена для её потребления путем сжигания водорода. Водород — природосберегающий энергоноситель: при его сгорании образуется вода и в малых количествах оксиды азота. В топливных элементах в ходе электрохимической реакции водород может быть преобразован в электрический ток и непосредственно в сверхтяжелый водород- тритий. Основная проблема при использовании водородного топлива в газо-водородном двигателе для автомобилей — небезопасность при экстплуатации и хранении топлива, ибо водород обладает очень высокой способностью к воспламенению и диффундирует даже через металлы.

Опробуются различные варианты, например, хранение в газообразном виде под давлением, в жидком виде в цистернах, а также хранение в виде соединений водорода с металлами, для которых требуются большие и тяжелые резервуары.

Кроме того, сейчас производства водорода обходится дороже, чем других видов горючего.

Главным элементом водородного мотора является так называемая топливная ячейка, в которой происходит преобразование химической энергии в электрическую. Водород соединяется с кислородом, и в процессе окисления получается электрический ток, который, в свою очередь, приводит в движение автомобиль, как и обычный электромотор. Но в отличие от электромобилей розетка водородным машинам не требуется. Энергия вырабатывается, если есть топливо (водород). КПД топливной ячейки составляет 70%, что значительно выше, чем у бензинового двигателя (20%) и даже у газового (30%).

Вместо загрязняющих атмосферу веществ при работе водородного двигателя на выходе мы получаем воду и углекислый газ в мизерном количестве. Есть у этого вида топлива и минусы. В частности, водород весьма взрывоопасен. Сегодня эту проблему решают путем использования в качестве топлива не чистого водорода, а веществ, содержащих его в небольших количествах, таких как метан или жидкий метанол. В специальном конвертере происходит разложение топлива на чистый водород и углекислый газ, но пока неясно, как сделать эти "хранилища" горючего достаточно дешевыми и надежными. Крупнейшие мировые автомобильные гиганты, такие как Ford, General Motors, DaimlerChrysler, BMW, вкладывают миллиарды долларов в разработку машин на водородном топливе.

В России над таким проектом работает ОАО "Ракетно-космическая корпорация 'Энергия'" совместно с АвтоВАЗом и АвтоГАЗом. Но пока им не удается создать конкурентоспособную модель — она в несколько раз дороже бензиновой. Кроме того, до сих пор не найдено оптимальное решение вопроса утилизации выделяемой в ходе химической реакции воды.

Для страны с таким холодным климатом, как Россия, эта проблема может стать критичной. В США прогнозируют, что снизить цены и подумать о массовом производстве водородо-автомобилей получится не раньше чем через десять лет. Тогда же планируется начать строить сеть водородных заправочных станций, на что из американского бюджета будет потрачено более $500 млрд. Кстати, в Токио и окрестностях уже построено около 20 водородных АЗС, топливо на которых отпускают бесплатно — во-первых, в рекламных целях, а во-вторых, чтобы позволить владельцам водородо-автомобилей окупить стоимость машин, которые почти в два раза дороже бензиновых аналогов.

Из всего вышесказанного выходит, что на сегодня оптимальной замены бензину в России так и не придумано. Но это вовсе не повод продолжать загрязнять атмосферу.