Как предсказывают многие эксперты в области энергетики, топливо будущего уже найдено. Это водород.
По большому счету, есть два пути использования водорода в качестве топлива на автомобилях.
Первый путь - это использование водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Но, несмотря на то, что до сих пор продолжаются эксперименты в этом направлении и уже достигнуты определенные успехи, я не считаю что это правильный путь. При сжигани водорода в цилиндрах поршневого двигателя, добиться полного отсутствия токсичных выхлопов невозможно - мешают попутные реакции других компонентов атмосферного воздуха.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Второй путь - это использовании водорода для питания топливных элементов , что на мой взгляд, гораздо более перспективно.
Основная проблема, которую предстоит решить конструкторам, заключается в том, что плотность водорода в тысячи раз раз меньше, чем у бензина, поэтому количества водорода даже под давлением 250-350 атм в тяжелых толстостенных совершенно недостаточно для нормального пробега на одной заправке.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Конечно, можно было бы увеличить количество водорода на борту, будь он в сжиженном виде. Но как хранить газ, который сжижается при температуре 20° по Кельвину? Даже в криогенных баках снабженных теплоизоляцией, эквивалентных 9 метровому слою пенополистирена, температура водорода, которая должна составлять -253°С поднимается на несколько градусов в сутки.
При стоянке водород приходится стравливать из бака и сжигать с специального при Ведь в закрытом помещении водород, смешиваясь с воздухом в определенной пропорции, образует крайне взрывоопасный гремучий газ.
Впрочем, сейчас успешно ведутся эксперименты с металлогидридными баками, в которых водород хранится в межатомных промежутках кристаллической структуры металла, чем достигается неплохая плотность упаковки и безопасность хранения. Такие системы хранения водорода на автомобиле теоретически известны давно, но желаемых параметров (ёмкость, цена, затраты энергии на подогрев, необходимый для извлечения водорода) исследователи во всём мире пока так и не достигли.
Возможно, прорыв в этом направлении совершит союз GM и американской Национальной лабораторией Сандия (Sandia National Laboratories) по разработке и испытаниям гидридных ёмкостей для хранения водорода.
К тому же, на сегодня успешно ведутся эксперименты с еще более перспективными нано-хранилищами, где водород впитывается в губку из мельчайших волокон композитного материала.
Так что, может в самом ближайшем будущем машина с водородным двичателем перестанет быть экзотикой.
Однако, все не так просто. Весь водород, который сейчас добывается в мире, не сможет покрыть и сотой доли потребности. И в одно мгновение ситуацию в мировой энергетике не изменить - на это нужны десятилетия совместной работы всех стран.
Поэтому, вероятнее всего, потребуется некий «переходный период», во время которого будут заправлять и автомобили с водородными ДВС и электромобили на топливных элементах обычным жидким топливом. А из него уже добывать водород, разлагая водорододосодержащюю жидкость или газ прямо на борту автомобиля.
Некоторые фирмы, в том числе и GM, экспериментируют с бензиновыми реформерами. Но, в отличии от метанола, который лучше всего для этого подходит, для реформинга бензина необходим продукт только самой высшей очистки - со столь низким содержанием серы, которого очень трудно добиться.
Вдобавок, экологические показатели электромобилей на топливных элементах с бензиновыми реформерами близки к тем же показателям автомобилей с гибридными силовыми установками. Но пока не разовьется инфраструктура водородных заправок, видимо все же придется использовать бензин.
Для водородных же заправок, в переходный период, водород, скорее всего, станут добывать путем переработки природного газа метана.
При электролизе раствора NaOH сам гидроксид не расходуется, а происходит электролиз воды: 2H2O = 2H2↑ + O2↑ При этом водород на катоде и кислород на аноде выделяются и уходят из раствора, таким образом воды в растворе становится все меньше, а массоваядоля NaOH - все больше. Если выделилось 89,6 л кислорода, то количество O2 = 4 моль Значит, по уравнению реакции воды электролизовалось в 2 раза больше = 8 моль. Масса этой воды = 8 (моль) х 18 (г/моль) = 144 г Значит из исходного раствора ушло в результате электролиза 144 грамма воды. Т.е. масса конечного раствора = 240 (г) - 144 (г) = 96 г В исходном же растворе масса гидроксида натрия была = 240 (г) х 0,15 = 36 г
Следовательно, массовая доля NaOH в конечном растворе = 36 (г) / 96 (г) = 0,375 или 37,5%.
Как предсказывают многие эксперты в области энергетики, топливо будущего уже найдено. Это водород.
По большому счету, есть два пути использования водорода в качестве топлива на автомобилях.
Первый путь - это использование водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Но, несмотря на то, что до сих пор продолжаются эксперименты в этом направлении и уже достигнуты определенные успехи, я не считаю что это правильный путь. При сжигани водорода в цилиндрах поршневого двигателя, добиться полного отсутствия токсичных выхлопов невозможно - мешают попутные реакции других компонентов атмосферного воздуха.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Второй путь - это использовании водорода для питания топливных элементов , что на мой взгляд, гораздо более перспективно.
Основная проблема, которую предстоит решить конструкторам, заключается в том, что плотность водорода в тысячи раз раз меньше, чем у бензина, поэтому количества водорода даже под давлением 250-350 атм в тяжелых толстостенных совершенно недостаточно для нормального пробега на одной заправке.
К тому же, теплотворная водорода заметно меньше чем у бензина, дизельного топлива и даже метана, что заметно снижает отдачу двигателей и требует повышенного расхода водорода.
Конечно, можно было бы увеличить количество водорода на борту, будь он в сжиженном виде. Но как хранить газ, который сжижается при температуре 20° по Кельвину? Даже в криогенных баках снабженных теплоизоляцией, эквивалентных 9 метровому слою пенополистирена, температура водорода, которая должна составлять -253°С поднимается на несколько градусов в сутки.
При стоянке водород приходится стравливать из бака и сжигать с специального при Ведь в закрытом помещении водород, смешиваясь с воздухом в определенной пропорции, образует крайне взрывоопасный гремучий газ.
Впрочем, сейчас успешно ведутся эксперименты с металлогидридными баками, в которых водород хранится в межатомных промежутках кристаллической структуры металла, чем достигается неплохая плотность упаковки и безопасность хранения. Такие системы хранения водорода на автомобиле теоретически известны давно, но желаемых параметров (ёмкость, цена, затраты энергии на подогрев, необходимый для извлечения водорода) исследователи во всём мире пока так и не достигли.
Возможно, прорыв в этом направлении совершит союз GM и американской Национальной лабораторией Сандия (Sandia National Laboratories) по разработке и испытаниям гидридных ёмкостей для хранения водорода.
К тому же, на сегодня успешно ведутся эксперименты с еще более перспективными нано-хранилищами, где водород впитывается в губку из мельчайших волокон композитного материала.
Так что, может в самом ближайшем будущем машина с водородным двичателем перестанет быть экзотикой.
Однако, все не так просто. Весь водород, который сейчас добывается в мире, не сможет покрыть и сотой доли потребности. И в одно мгновение ситуацию в мировой энергетике не изменить - на это нужны десятилетия совместной работы всех стран.
Поэтому, вероятнее всего, потребуется некий «переходный период», во время которого будут заправлять и автомобили с водородными ДВС и электромобили на топливных элементах обычным жидким топливом. А из него уже добывать водород, разлагая водорододосодержащюю жидкость или газ прямо на борту автомобиля.
Некоторые фирмы, в том числе и GM, экспериментируют с бензиновыми реформерами. Но, в отличии от метанола, который лучше всего для этого подходит, для реформинга бензина необходим продукт только самой высшей очистки - со столь низким содержанием серы, которого очень трудно добиться.
Вдобавок, экологические показатели электромобилей на топливных элементах с бензиновыми реформерами близки к тем же показателям автомобилей с гибридными силовыми установками. Но пока не разовьется инфраструктура водородных заправок, видимо все же придется использовать бензин.
Для водородных же заправок, в переходный период, водород, скорее всего, станут добывать путем переработки природного газа метана.
При этом водород на катоде и кислород на аноде выделяются и уходят из раствора, таким образом воды в растворе становится все меньше, а массоваядоля NaOH - все больше.
Если выделилось 89,6 л кислорода, то количество O2 = 4 моль
Значит, по уравнению реакции воды электролизовалось в 2 раза больше = 8 моль. Масса этой воды = 8 (моль) х 18 (г/моль) = 144 г
Значит из исходного раствора ушло в результате электролиза 144 грамма воды. Т.е. масса конечного раствора = 240 (г) - 144 (г) = 96 г
В исходном же растворе масса гидроксида натрия была = 240 (г) х 0,15 = 36 г
Следовательно, массовая доля NaOH в конечном растворе = 36 (г) / 96 (г) = 0,375 или 37,5%.