Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
конспект_гаєва_2016 ви-тання альтерн палив.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
604 Кб
Скачать
☆

6.2.1 Стиснутий водень

Стиснутий газоподібний водень зберігають і транспортують в стандартних стальних балонах об’ємом 55 дм3 під тиском 10 – 15 МПа. Маса такого балона 56 кг, а маса водню – 0,5 – 0,6 кг. Відношення маси тари до маси водню в цьому випадку – 110 - 115 – є надто високим. Такий варіант для автомобільного транспорту не прийнятний. Навіть використання композиційних матеріалів, для яких масовий показник становить 16 кг на 1 кг водню, проблему не розв’язує.

Для зберігання водню під високим тиском (до 20 МПа) може виявитися прийнятним використання металопластикових балонів, призначених для природного газу (метану) з вмістом водню до 2,7% мас. У стадії розробки перебувають металопластикові водневі балони з робочим тиском 39,2 МПа (вміст водню до 7% мас.).

6.2.2 Рідкий водень

Рідкий водень займає значно менше місця. При температурі 20 К рідкий водень займає 1/700 його об'єму в газоподібному стані. Розвиток кріогенних технологій із застосуванням наднизьких температур дає змогу без особливого зменшення корисного об’єму автомобіля зберігати на його борту запас водню, достатній для пробігу 500 км і більше.

За тиску 80 МПа газоподібний водень практично порівнюється з рідким воднем за показником питомого об’ємного енергетичного вмісту і значно поступається рідким паливам. 1 л рідкого водню містить стільки ж енергії, скільки 0,28 л бензину, 0,22 л дизельного палива або гасу, 0,4 л рідкого пропану і 0,54 л метанолу. Проте за питомим масовим енерговмістом рідкий водень майже в 3,5 разу перевищує цей показник нафтових видів палива. Це головна причина, з якої рідкий водень використовується як паливо у випадках, де високий енерговміст на одиницю маси має першорядне значення.

До недоліків зберігання водню в рідкому стані можна віднести значні витрати енергії на охолодження. Маса і габарити кріогенних баків також не задовольняють вимоги щодо їх встановлення на автомобілях. За такого способу зберігання водень випаровується, внаслідок чого тиск усередині бака підвищується, і якщо водень не використовується, його випускають крізь перепускний клапан, щоб запобігти надмірному підвищенню тиску, тобто втрачають непродуктивно. Тому в кріогенних баках має бути надійна теплоізоляція. Як правило, їх виготовляють із подвійними стінками та ізоляцією між ними. Але і це не виключає втрат водню, які становлять у кращих системах 1% за добу. Ці втрати створюють додаткові проблеми безпеки автомобіля. Вони суттєво зменшують загальну ефективність палива, особливо, якщо врахувати його роботу в переривчастому режимі. Це насамперед стосується легкового транспорту, який використовується в середньому у 10 % календарного часу.

6.2.3 Рідкі гідриди

У ДВЗ можуть бути використані рідкі гідриди – аміак, метанол, етанол або комбінації бензол-циклогексан, гідразин, рідкий метан.

У разі використання аміаку частину його необхідно термічно розкласти, щоб забезпечити запалювання суміші аміаку з повітрям електричною іскрою. При кімнатній температурі аміак зріджується подібно до пропан-бутанової фракції при тиску 0,7-0,8 МПа. Однак теплота згоряння аміаку становить близько 42 % нижчої теплоти згоряння бензину, що зменшує пробіг автомобіля при баках однакової ємкості.

При використанні метанолу на борту автомобіля необхідний реактор для термічного розкладання метанолу за схемою:

CH3OH + Q 2H2 + CO (523 – 623 K та 0,1 – 0,15 МПа) (6.1)

або для парового риформінгу метанолу за схемою:

CH3OH + H2O + Q 3H2 + CO2 ( 473 K та 0,1 МПа) (6.2)

з наступним очищенням водню від СО2.

Таке використання метанолу більш ефективне, ніж його пряме спалювання як рідкого палива.