Водород (топливные ячейки)

На фоне моды на электромобили несколько подзабытым оказался водород. Лет пять назад мы намного чаще слышали об автомобильных новинках, использующих такой вид топлива. Не так давно с автомобилями на топливных ячейках активно экспериментировал даже АвтоВАЗ. Та самая компания, что только в прошлом году отказалась от выпуска разработанной в 1950-х годах модели.

Между тем многие производители разработку водородных авто не только не прекращают, но и полагают, что именно за ними – будущее. То самое, в котором не будет места углеводородам и продуктам их переработки, а выхлоп у всех машин будет безвредным.

Примеры серийных моделей: Honda FCX Clarity, семейство моделей Mercedes-Benz Fuel Cell (все перечисленные модели в России недоступны).

Что мешает массовому распространению: дороговизна технологий и разработанных серийных образцов. К этому добавим отсутствие необходимой инфраструктуры (даже в «повернутой» на экологии Калифорнии количество водородных заправок куда меньше, чем спортивных титулов у ее знаменитого экс-губернатора), а также невысокий КПД водородных движков – по сравнению с другими альтернативными видами топлива.

Электроэнергия

Попытки привести автомобиль в движение за счёт электроэнергии предпринимались ещё со времён создания первых машин. Современные разработки обеспечили форсированное развитие автомобилестроения в данном направлении и намекают на повсеместное внедрение технологий уже в ближайшем будущем. Совсем недавно электромобили представлялись на обозрение общественности в единичных экземплярах, а сегодня уже поставлены на поток.

Серийно выпускаются и гибриды, которые сегодня считают необходимым иметь в своих линейках известнейшие автоконцерны. Во многих странах владельцы экологически чистых авто поощряют значительными субсидиями или налоговыми льготами, а то и вовсе освобождают от налога. Гибридные автомобили функционируют как на бензине, так и на электричестве, что очень удобно в отношении экономии и отсутствии прямой зависимости от источников электроэнергии. Машина не прекратит движение, если закончится запас энергии, а переключится на применение традиционного топлива.

Электромобили же, чаще всего оснащаемые крупными литий-ионными батареями и полностью зависящие от электропитания, не внедряются в больших масштабах ввиду необходимости регулярных поисков источников питания авто, а инфраструктура в данном направлении не спешит развиваться. Самый большой шаг вперёд сделала Швеция, где недавно открыли первую в мире электрифицированную дорогу для зарядки транспортных средств во время передвижения, её протяжённость всего 2 километра, но планы у правительства на внедрение заправочных дорог крупномасштабные. В ближайшее время планируется расширение сети таких дорог с целью увеличения транспортных средств, не загрязняющих окружающую среду.

Водородное топливо в блокадном Ленинграде

О водороде вспомнили только в блокадном Ленинграде в конце 1941 года, благодаря военному технику Б. И. Шелищу, который предложил использовать отработанный водородный газ для заправки автотранспорта. От налетов вражеской авиации Ленинград защищался зенитными орудиями, а также заградительными аэростатами, наполненными водородом, чтобы помешать прицельной бомбардировке города.

Когда водородные аэростаты спускались на землю, их использовали в качестве альтернативного источника топлива. Всего лишь за неделю группа техников переоборудовала на водородное топливо 600 грузовиков ГАЗ. После войны об этом изобретении снова забыли, перейдя опять на бензин.

В 1970 годах, когда произошел энергетический кризис, люди опять оценили необходимость альтернативных источников энергии. Так, Украинским ИПМ был переоборудован весь свой автомобильный парк водородное топливо, отлично справившись с топливным кризисом. Об успешных экспериментах снова забыли после распада советского союза.

Современные автомобили на водороде находятся пока в стадии проектирования, а вернее выпускать серийно опытные модели пока не собираются из-за неразвитой инфраструктуры заправок автотранспорта водородным топливом. В промышленных масштабах получить водород электролизом воды недешево, поэтому автокомпании пока не спешат на него переходить, ожидая более дешевый и простой способ получения топлива.

Электричество и солнечная энергия

Ещё в ХХ веке нашлась недорогая и экологически безвредная альтернатива бензину, которая и по сей день конкурирует с нефтяным топливом. Речь идёт об электрической энергии.

Транспортные средства, оснащённые электрическим мотором, появились раньше, чем машины с двигателем внутреннего сгорания. Описание первых опытов по созданию действующего электромобиля датируется 1830–1840 годами. Показатели спидометров и качественные характеристики из года в год росли, и уже в 1899 году электромобиль поставил новый скоростной рекорд – 100 км/ч.

Существует несколько вариантов устройства электромобиля. Различия состоят в конструкции мотора и способе получения энергии:

1. Аккумулятор.Автомобиль оснащён аккумулятором, запасающим электроэнергию. Батарея питается от стационарной сети.
2. Солнечные батареи.Фотоэлементы «усваивают» энергию солнца, превращая её в электрическую.
3. Топливные элементы (ТЭ).ТЭ осуществляют переход энергии топлива в электроэнергию вне процесса горения. В качестве топлива выступает водород.
4. Комбинированный.В такой конструкции предусмотрено одновременное использование аккумуляторных батарей и ТЭ.

Таким образом, электричество – мощный источник энергии, заменивший горючие топливные смеси.

Недостатки

Имеются и недостатки у автомобилей на водородном топливе:

1. Дорогой и сложный способ получений топлива в промышленных объемах.

2. Отсутствие водородной инфраструктуры заправок автотранспорта.

3. Не разработаны стандарты транспортировки, хранения и применения топлива на водороде.

4. Несовершенство технологий хранения такого топлива.

5. Дорогие водородные элементы.

6. Большой вес транспорта. Работа электродвигателя на водородном топливе требуют водородные преобразователи тока и мощные аккумуляторные батареи, которые весят не мало, а также обладают внушительными габаритами.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

7. Существует опасность возгорания и взрыва при работе водорода с традиционным топливом.

Ознакомившись с достоинствами и недостатками водородного топлива можно понять, почему до сих пор откладывается серийный выпуск водородных автомобилей. Однако из-за ухудшающейся экологии этот альтернативный источник энергии может оказаться единственным решением проблемы.

Этанол

Использование спиртов в качестве топлива для автомобильных двигателей — давно не новость. Разработчики первых двигателей внутреннего сгорания уделяли спиртовым мотором не меньше внимания, чем бензиновым. Спирты можно изготавливать из различных сельскохозяйственных культур: сахарного тростника, пшеницы, кукурузы и даже картофеля. Спирты имеют высокие октановые числа — более 100 единиц, но меньшую по сравнению с нефтяными топливами теплоту сгорания (при сгорании топлива выделяется меньше энергии, мощность падает, а расход топлива увеличивается). Начало крупномасштабной добычи нефти сделало применение спирта в качестве моторного топлива не выгодным. Однако на спиртовом топливе работают двигатели мотоциклов для спидвея многих спортивных каров. Спиртовое автомобильное горючее пользуется популярностью в Бразилии, где нет больших запасов нефти, но зато есть идеальные условия для выращивания сахарного тростника и производства из него дешевого спирта.

↑ Электромобили

Электромобили также появились существенно раньше автомобилей, работающих на бензине. Время появления первого электромобиля -1841 г. В конце 19 — начале 20 в. электромобили также были достаточно широко распространены. Не шумящие и не дымящие, в отличие от бензиновых или паровых машин, электромобили пользовались популярностью у аристократии.

В самом конце 19 в. вот этот электромобиль установил рекорд скорости для автомобилей, впервые превысив рубеж 100 км/час.

До сегодняшнего момента электромобили выпускались и использовались то тут, то там, периодически возникали разговоры об их преимуществах и необходимости внедрения, однако проблемы, присущие электромобилям, в полной мере так и не решены до сих пор.

Главная проблема электромобилей — малый запас хода от одной подзарядки аккумуляторов. Несмотря на то, что за прошедший с начала 20 в. период характеристики аккумуляторов были существенно улучшены, электромобили по этому параметру всё же не могут пока конкурировать с автомобилями, работающими на бензине. Кроме того, существует проблема утилизации аккумуляторов, в состав которых часто входят вредные компоненты.

Несмотря на это, многие автопроизводители полны энтузиазма в отношении того, что в самое ближайшее время мы станем свидетелями бума в распространении электромобилей. Практически все известные , «Тойота», «Рено», «Опель» и т. д. и т. п., внесли в свои планы на ближайшие годы развёртывание или расширение серийного производства электромобилей.

Кроме того, многие из них планируют существенно расширить производство гибридных автомобилей, таких, как этот Toyota Prius:

Гибридные автомобили смогут ездить как в режиме обычного бензинового автомобиля, так и в режиме электромобиля.

Гибридные установки

Последнее время все чаще появляется информация о гибридных автомобилях, то есть автомобилях с двумя двигателями внутреннего сгорания (обычно бензиновым) и электрическим. В зависимости от нагрузки работает либо электромотор, либо более мощный ДВС, либо оба двигателя сразу. Питается электромотор от аккумулятора, подзаряжающегося при торможении (рекуперации энергии), или от генератора ДВС. Преимущества данной схемы очевидны: хорошая динамика, экономия топлива, а, следовательно, и уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Лидерами в разработке гибридных автомобилей являются японцы. Toyota, еще в 1997 году опробовав на машине Toyota Prius свою систему Hybrid Synergy Drive, позволяющую очень гибко управлять совместной работой моторов, сейчас успешно применяет её и на дорогих Lexus RX400h, Lexus GS450h, рассчитывая к 2110 году довести выпуск гибридов до миллиона в год! Старается не отставать и Honda, уже давно предлагая покупателям гибридные варианты Honda Insight, Civic и Accord.

Nissan Fuga

Nissan Fuga

Nissan Fuga Nissan Fuga
На Токийском моторшоу 2009 года концерн Nissan Motor представит новое поколения седана премиум-класса Nissan Fuga. Этот автомобиль является японским аналогом люксовых седанов Infiniti серии M, реализация которых проходит во многих странах мира, в том числе и в России.

В августе Nissan рассказал, что InfinitiM получит три типа силовых установок: бензиновые двигатели объемом 5,6 литра (400+л.с.) и 3,7 литра (около 330 л.с.), а также дизельный V6 для Европы (Fuga его, скорее всего, не получит). Сегодня Nissan официально заявил о новом силовом агрегате для люксового седана — гибридной силовой установке собственной разработки.

Гибридный Infiniti M и гибридная Fuga получат 3,5-литровый бензиновый двигатель V6 и один электромотор, питание к которому будет подаваться от литий-ионной батареи. Схожая по размерам с используемыми сейчас никель-металл-гидридными аккумуляторами, батарея Nissan в 2 раза эффективнее. Она позволит солидному седану передвигаться только при помощи электромотора на небольшие расстояния.

Пиарщики Infiniti не стали следовать примеру Lexus, увеличивая цифры в именовании модели, так что новая экологичная модель будет называться Infiniti M35 Hybrid. Реализация машины начнется не скоро — осенью 2011 года.

Биогаз

Решить эту проблему призваны биотоплива второго поколения, к которым относится и биогаз. Биогаз — это продукт переработки различных видов пищевых и сельскохозяйственных отходов, навоза и другого мусора. Не зря его еще называют «канализационный газ». Состоит биогаз из метана и углекислого газа. Для применения в автомобилях его предварительно очищают от углекислого газа и получают биометан. По своим свойствам это аналог природного метана, разница лишь в происхождении.

К достоинствам биогаза относят низкую концентрацию вредных веществ в выхлопных газах, высокую антидетонационную стойкость. Также утверждается, что газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, увеличивая тем самым ресурс двигателя.

Недостатки – низкая теплотворная способность, а, значит, повышенный расход; необходимость заправки в тяжелые баллоны. Поэтому основная область его применения — общественный и грузовой городской транспорт.

Машины с газовыми турбинами

Газовая турбина — вид двигателя, в котором горячий газ, образующийся при сгорании топлива, своим движением раскручивает лопасти турбин, а затем выбрасывается через сопло. Этот двигатель может выдавать очень большую мощность при небольших размерах, поэтому вскоре после своего появления он прочно обосновался на самолётах и вертолётах. Однако нашлись и энтузиасты применения газовых турбин на наземном транспорте. В первую очередь привлекала их именно мощность.

Газотурбинными двигателями стали оснащать танки, грузовики, автобусы и легковые автомобили. В 1950-е в США на буме увлечения футуристическими проектами был выпущен мелкой серией газотурбинный Firebird, своим дизайном больше напоминавший истребитель.

Машина развивала скорость более 300 км/ч, но имела и весомые недостатки. Прежде всего это был огромный расход топлива, а также мощный гул, напоминавший гул реактивного самолёта.

В последующие годы эксперименты с газотурбинными двигателями продолжались. Вот только некоторые из реализованных проектов.

Сухопутный поезд LeTourneau TC-497, построенный в США, имел грузоподъёмность 400 тонн и был оснащён газотурбинными двигателями суммарной мощностью 5000 л. с.

Газотурбинный автобус, построенный в СССР, развивал скорость 160 км/ч

Также в СССР поставили газотурбинный двигатель на танк Т-80

Jaguar C-X75 с двумя газовыми турбинами мощностью 778 л. с., выпущенный в 2010 г., может разгоняться до 330 км/ч

В целом идея оснащения газовыми турбинами наземного транспорта в последние десятилетия потеряла популярность. Виной этому огромный расход топлива, дороговизна и меньшая надёжность газотурбинных двигателей по сравнению с обычными ДВС.

↑ Автомобили на «традиционном» альтернативном топливе

Постоянно усиливающаяся проблема с ростом цен на топливо и загрязнением окружающей среды заставляет производителей активнее разрабатывать силовые установки, работающие на альтернативном топливе. Среди этих этих разработок уже выделились достаточно «традиционные» направления. Среди них:

1) «Биоэтанол»

. Ну, это обычный этиловый спирт, а «био» — потому, что его производят из растительного сырья. Этот вид топлива в двигателях внутреннего сгорания пробовали применять ещё в конце 19 века. Однако тогда этанол не выдержал конкуренции с бензином — он даёт меньше энергии при сгорании, а значит — уменьшается мощность двигателя. Сейчас к идее вернулись, отчасти благодаря постоянно дорожающей нефти, отчасти ради заботы об окружающей среде — в отличие от бензина, автомобили, работающие на этаноле, своими выбросами куда менее вредят атмосфере.

Однако, помимо меньшей энергоёмкости, ещё одной проблемой являются затраты на производство этанола. Сейчас этанол в тех странах, где пытаются на него переходить, получают из зерна или сахарной свеклы, т. е. пищевых продуктов. И растительного сырья нужно много — так, например, одна заправка спортивного автомобиля может съесть до 250 кг. кукурузы. На фоне подступающего мирового продовольственного кризиса планы США по производству биотоплива из растительного сырья (а там на этанол пускают уже где-то 25% выращиваемой кукурузы) многие подвергли резкой критике. Ринулись переходить на альтернативное топливо и в Швеции — компания Saab недавно продала уже стотысячный автомобиль, работающий на этаноле.

2) «Биодизель»

. Ещё одна разновидность топлива из растительного сырья, возможность использования которого использовали ещё в начале 20 века. Наиболее предпочтительным сырьём для производства этого вида топлива является рапс, можно использовать также сою, хлопок и т. п.

3) Природный газ

. В общем-то, этот вид топлива уже давно используется в качестве «альтернативного» и в настоящее время газ является самым популярным альтернативным топливом. Газ дешевле и запасов его в мире больше, машины, работающие на природном газе, меньше загрязняют окружающую среду, однако за счёт того, что для хранения газа нужны тяжёлые и прочные баллоны, для небольших автомобилей использование газа не очень выгодно.

4) Водород

. У этого вида топлива как альтернативы традиционному в будущем очень много сторонников. Использование водорода в качестве топлива, с одной стороны, достаточно привлекательный вариант — он при сгорании совершенно не загрязняет атмосферу, не выбрасывая, в отличие от других «альтернативных топлив», даже углекислого газа, вызывающего парниковый эффект. Кроме того, его энергия сгорания весьма высока. Автомобили, работающие на водороде, уже выпущены, и ряд корпораций планирует выпустить ещё больше автомобилей, работающих на водороде, в ближайшее время.

Автомобиль , работающий на водороде

Однако, есть немало проблем. Во-первых, водород очень взрывоопасен, и хранить его неудобно и дорого. Во-вторых, само получение водорода требует затрат энергии, и имеет смысл, очевидно, только в том случае, если для его получения будет использоваться «даровая» энергия ветра или Солнца, иначе никакого выигрыша с точки зрения охраны окружающей среды получено не будет. В-третьих, переоборудование автомобиля для работы на водороде приведёт к усложению и утяжелению конструкции.

В конструктивном плане есть два варианта получения энергии из водорода — это использование т. н. топливных элементов, либо использование водорода в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания. У обоих вариантов есть плюсы и минусы, сторонники и противники.

Этот автомобиль, выпущенный , может работать аж на 5 различных видах топлива. Это биоэтанольная смесь E85, сжатый природный газ, биогаз, бензин и газовая смесь Hythane (10% водорода и 90% природного газа метана)

Действительно ли водород на столько опасен?

Наверное, после всего прочитанного Вы будете уважаемые читатели просто в шоке, что водород на столько опасен. И возможно никогда не захочете покупать себе водородный автомобиль, если в будущем у вас появится такая возможность(?).

На самом деле не все так уж и плохо. Поскольку газообразный водород чрезвычайно легок, то при утечке он быстро рассеется в самой атмосфере. Тогда ни какой гремучей смеси не получится и опасность взрыва будет сведена к минимуму.

Что касается опасности удушья, то мы ответим вам так: –такая проблема может случиться только в замкнутом пространстве, например в гараже. Если же утечка водорода произойдет на открытом воздухе, то его концентрация будет незначительной и небольшой, опасности для жизни она не представляет.

Биотопливо

Биотопливо – высокотехнологичный продукт, получаемый в результате переработки сельскохозяйственных культур или отходов растительного и животного сырья. Одно из главных преимуществ биотоплива— сокращение выбросов парниковых газов (СО). Это, однако, не означает, что при сгорании биотоплива образуется меньше диоксида углерода. При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты остаётся неизменным. Традиционное топливо— совсем другое дело: углерод в его составе миллионы лет оставался «законсервированным» в земных недрах, и когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается. Еще одни «плюс» в пользу биотоплива заключается в том, что оно не требует специальной перестройки заправочных станций и может заливаться в баки традиционным способом. Если рассмотреть суть биотоплива беспристрастно, становится понятно, что ничего принципиально нового в этой альтернативе нет. Оно использовалось тысячелетиями и для многих остается единственным источником тепла и средством приготовления пищи. К слову сказать, с древних времен и до сих пор используется, пожалуй, главное биотопливо человечества — дрова.

Несмотря на то, что этот вариант топлива имеет существенный недостатков — вырубку и уничтожение лесов — во многих деревнях нашей страны до сих пор активно пользуют именно этот вид биотоплива. Однако, вернемся к автомобилям. Варианты замены традиционного горючего основываются на использовании биомассы. Это и биогаз — метан, получаемый за счет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые виды топлива, но самыми популярными вариантами остаются этанол и «биодизель».

ТИПЫ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЭТАНОЛА

Любимый аргумент инициаторов активного распространения биотоплива — независимость от невозобновляемых природных ресурсов. Сразу возникает несколько «но». Во-первых, страны-экспортеры нефти и газа приложат все усилия, чтобы воспрепятствовать этому. Для них расстаться с основной (иногда единственной) статьей доходов — катастрофа. Во-вторых, чтобы производить в больших объемах биоэтанол или биодизель, понадобятся огромные участки плодородной земли для выращивания сырья. Можно, конечно, потеснить на полях картошку или пшеницу, — но кто даст гарантию, что доселе благополучные страны не окажутся на пороге продовольственного кризиса?

Пока запасы нефти и газа достаточны, а цены на их добычу и переработку не поднялись на запредельную высоту, биотопливу суждено оставаться лишь добавкой, а не весомой альтернативой основным источникам энергии. Хотя стартовая площадка для взлета неплохая: технологии отработаны, производство совершенствуется с каждым днем. Да и получаемые киловатты обходятся сравнительно дешево. А потому биотопливо — пожалуй, один из наиболее серьезных конкурентов углеводородному горючему. Как подтверждение — миллионы серийных автомобилей, работающих или готовых работать на топливе с приставкой «био». А что до остальных трудностей, сдерживающих развитие этой отрасли, то они вполне разрешимы.

Альтернативное топливо: плюсы и минусы

Дискуссия об альтернативных видах топлива для автомобилей рискует перерасти в разговор между ними и нами в зависимости от ваших мыслей об электроэнергии. Это жаль, потому что это приводит к тому, что многие другие альтернативные варианты топлива остаются в стороне или вообще забываются водителями.

Однако, в то время как создаваемые электрические и гибридные автомобили занимают центральное место, параллельно в автоиндустрии также ведется большой объем исследований и разработок таких видов топлива, как водород, биоэтанол, СНГ (сжиженный нефтяной газ) и даже пар.

Водородное топливо

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания в его нынешнем виде находится на грани соблюдения экологических и нормативных требований, например объявленных Соединенным Королевством намерение запретить все продажи новых автомобилей на бензиновых или дизельных двигателях к 2040 году

Это сосредоточило внимание на альтернативных видах топлива

Водород является наиболее часто рекламируемым заменителем традиционного топлива, поскольку его можно продавать с автозаправочных станций так же, как бензин. Большим преимуществом для водорода является то, что водителям не нужно вносить каких-либо существенных культурных изменений в то, как они управляют своим автомобилем или заправляют его топливом.

С точки зрения окружающей среды, водород не производит ничего более токсичного, чем чистая вода при использовании. Это связано с тем, что топливный элемент, от которого двигатель способен вырабатывать электричество, объединяет водород с кислородом из атмосферы. Поэтому он генерирует энергию, а не требует того, чтобы электричество накапливалось в больших батареях и через электрозаправки. Это то, на что Hyundai делает акцент, следуя за Honda FCX Clarity и Toyota Mirai.

1. Стоимость производства водорода в достаточных количествах высока, если для его производства не доступно устойчивое, возобновляемое и дешевое электричество.

2. Низкая доступность.

3. Немногие автопроизводители предлагают модели с водородным двигателем, и это делает их очень дорогими.

Газ

Это не в новинку для Контитентальной Европы, где при его использовании было замечено сокращение счетов за топливо, за счет меньших налогов. Он выбрасывает в 120 раз меньше мелких частиц, чем дизельное топливо, а также производит меньше углекислого газа.

Почему же тогда LPG не укрепился?

Это происходит главным образом из-за того, что сжиженный нефтяной газ не воспламеняется подобно бензину, поэтому вам придется сжигать его больше, чтобы получить такую ​​же мощность. Большинство автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, используют его в качестве дополнительного топлива наряду с бензином, переключаясь на сжиженный нефтяной газ, когда автомобиль прогревается до рабочей температуры.

Биодизель

То же самое относится и к биодизелю, который производится из таких культур, как рапс, в процессе переэтерификации. Для производства биодизеля требуется определенная энергия, а значит его цена за литр дороже, но при этом большая часть углекислого газа, который он выделяет при использовании в автомобилях, компенсируется растениями, которые его производят. Цена главный отпугивающий фактор.

Как и биодизельное топливо, топливо на основе спирта, такие как метанол, бутанол и этанол, производится из экологически чистых культур. В отличие от биодизеля, эти топлива потребляют больше парниковых газов по мере роста культур, чем выделяется при сжигании топлива в двигателе. Более низкая плотность будет означает, что вам нужно сжигать больше спирта, чем при использовании бензина.

Другие виды топлива, включают азот, воду и солнечную энергию, такие как One от голландской фирмы Lightyear. Он должен поступить в продажу в 2020 году с заявленным пробегом в 500 миль, и компания заявляет, что его нужно заряжать от розетки раз в несколько месяцев.

Есть ли предел в экономии энергии?

Почему топливный элемент выбран в качестве альтернативного источника питания

Работающая модель игрушки-электромобиля на водородном топливном элементе

Альтернативным источником питания выбран топливный элемент, поскольку конечным продуктом сгорания водорода в нем является вода. Проблема касается только в нахождении недорогого и эффективного способа получения водорода. Колоссальные средства, вложенные в  развитие генераторов водорода и топливных элементов, не могут не принести свои плоды, поэтому  технологический прорыв и реальное их использование в повседневной жизни, только вопрос времени.

Уже сегодня монстры автомобилестроения: «Дженерал Моторс», «Хонда», «Драймлер Коайслер», « Баллард», демонстрируют автобусы и авто, которые работают на топливных элементах, мощность которых достигает 50кВт. Но, проблемы, связанные с их безопасностью, надежностью, стоимостью  — еще не решены. Как говорилось уже, в отличие от традиционных  источников питания – аккумуляторов и батарей, в этом случае окислитель и горючее подаются извне, а топливный элемент лишь является посредником в происходящей реакции по сжиганию топлива и  превращению в электричество выделяющейся энергии. Протекает «сжигание» только в том случае, если элемент ток отдает в нагрузку, подобно дизельному электрогенератору, но без генератора и дизеля, а также без шума, дыма и перегрева. При этом, КПД намного выше, поскольку отсутствуют промежуточные механизмы.

Видео: Автомобиль на водородном топливном элементе

Большие надежды возлагаются на применение нанотехнологий и наноматериалов, которые помогут миниатюризировать топливные элементы, при этом увеличить их мощность. Появились сообщения, что созданы сверх-эффективные катализаторы, а  также конструкции топливных элементов, не имеющих мембран. В них вместе с окислителем подается в элемент топливо (метан, например). Интересны решения, где в качестве окислителя используется кислород, растворенного в воде воздуха, а в качестве топлива – органические примеси, скапливающиеся в загрязненных водах. Это, так называемые, биотопливные элементы.

Топливные элементы, по прогнозам специалистов, на массовый рынок могут выйти уже в ближайшие годы

АЛКОГОЛИКИ — НАШ ПРОФИЛЬ

На первом месте по популярности — добавление в бензин биоэтанола, то есть спирта из растительного сырья. Около 90% его производства приходится на Бразилию и США. Южноамериканцы гонят спирт из сахарного тростника, северные соседи — преимущественно из кукурузы. Сгодятся и другие растения с высоким содержанием крахмала или сахара, а также целлюлоза.

В некоторых странах добавление от 5 до 15% этанола установлено законодательно. Стандартному двигателю не повредит, если ему в бензин плеснут до 10% спирта. На колонки со смесями, содержащими более десятой доли этанола, обязательно наносят предупреждение об этом: старым двигателям такой рацион может не понравиться.

Бразильцы практикуют езду на биотопливе еще со времен нефтяных кризисов 70‑х годов прошлого века. Сейчас в стране нет в продаже бензина, в котором этанола менее 20% (Е20). Альтернатива этой смеси — только чистый Е100 (95–96% спирта и 4–5% воды). В Швеции и США распространена смесь Е85. Заправлять ими можно только «гибкотопливные» (flex-fuel) автомобили. Их система питания настроена под этанол — чистый или в сочетании с бензином в любой пропорции. Кроме того, октановое число спирта выше, чем у бензина, поэтому обычно требуются еще и переделки по железу, чтобы поднять степень сжатия до 12…13,5:1. Отсюда — более высокий КПД, лучшие мощностные показатели и меньшее количество выбросов. С другой стороны, теплотворная способность E85 ниже, чем у бензина, — если двигатель заправить такой смесью, он потеряет примерно четверть прежних сил.