Рано чи пізно запаси нафти по всьому світу підійдуть до кінця. Природно, це навряд чи станеться прямо завтра, але вже сьогодні ціни на паливо на основі нафти істотно зросли. Даний факт став добрим стимулом для розробників, які займаються винаходом палива майбутнього. До того ж це має бути не просто паливо, а, бажано, поновлюване паливо. Багато хто впевнені, що машина на водні – іграшка. Давайте подивимося, чи так це.
Паливо майбутнього
Про таке паливо ще давним-давно писав у своїх пригодницьких романах відомий письменник Жюль Верн. В одному зі своїх романів на тему альтернативного джерела енергії письменник сказав, що продуктом для енергії стане звичайна вода. І так сталося. Так, це не вигадка.
Вода, а точніше, один з її складових – водень – не тільки перший хімічний елемент. Це ще й джерело енергії майбутнього. І уявіть собі, це майбутнє вже зовсім поруч.
Сьогодні японські компанії виробляють двигуни, які працюють тільки на такому виді палива. Машина на водні від «Тойоти» – перший у світі серійний автомобіль, оснащений цим двигуном.
Машина являє собою седан з чотирма дверима. У ньому встановлений електричний двигун потужністю 151 к. с. Ви запитаєте, до чого тут водень, адже двигун електричний? Давайте розберемося.
Технології «Тойоти-Мірай»
Електричний двигун живиться від спеціального конвертера. А він вже отримує енергію безпосередньо з водню. Газ міститься в баках автомобіля під високим тиском. Ємності виготовлені з вуглецевих волокон.
Але для реакції ще необхідний кисень. Так, це так. Кисень машина отримує прямо з радіатора під час руху. Однієї заправки двох баків воднем буде достатньо, щоб подолати на автомобілі до 480 км. Заправка займає всього 3 хвилини. За цей час в баки машини заллється 170 літрів газу. В середньому машина на водні витрата складе близько 4,7 літра на 100 км пробігу.
Як це працює?
Коли водень вступає в реакцію з киснем, відбувається бурхлива хімічна реакція, в ході якої виробляється електрична енергія. Вона зберігається в акумуляторі. У рух автомобіль приводиться синхронним двигуном змінного струму.
Технічні характеристики «японця»
Максимальна швидкість, яку здатна машина на водні, складає 180 км/год, До 100 км автомобіль здатний розігнатися всього за 9 секунд.
Крім того що на «японці» можна їздити і не завдавати шкоди екології, також даний автомобіль можна застосовувати в домашніх умовах в якості електростанції. Інженери та конструктори, які брали участь у розробці новинки, стверджують, що за допомогою такої системи струм подається на цілий будинок. Таким чином, можна вільно користуватися безкоштовним електрикою протягом 5 днів.
Знижки на паливо для покупців
Ті жителі Японії і США, які придбають автомобіль на водні, отримають великі знижки і безкоштовну заправку своїх машин. Автори грандіозного проекту впевнені, що їх чекає успіх. Однак інші автовиробники не сидять склавши руки. І незабаром споживачі можуть отримати великий вибір машин на альтернативному паливі.
Великий і жахливий
Про те, що водень може стати номером 1 в питаннях альтернативного палива, говорять досить давно. Ще до економічної кризи в далекому 2008 році ЗМІ постійно друкували репортажі про те, як чудово можна використовувати силу водню.
Будь-яка машина на водні вважалася проривом, а її творців зводили ледь не до лику святих. Непідготовлені читачі і автолюбителі впевнено вважали це справжнім проривом, але потрібно сказати, що це не так.
150 років тому
Реальний стан речей дещо відрізняється від того, що пишуть в блогах, присвячених альтернативної енергетики. Водень в такій якості використовується вже близько 150 років. Автомобіль на водні допоміг виграти війну.
Самий перший двигун внутрішнього згоряння на такому паливі був побудований Ленуаром в 1860 році. Потім, в 1942 році, стався досить масовий переклад всієї автомобільної техніки саме на водневий джерело енергії.
Це трапилося в блокадному Ленінграді. Спочатку водень повинен був застосовуватися в системах ППО для аеростатів. Однак великі російські інженери зуміли змінити ситуацію.
Як це було?
Аеробуси застосовувалися для захисту міста. Ці, до країв наповнені воднем, літаючі об’єкти з гуми не давали можливості фашистським літакам вести прицільну стрільбу по місту.
Однак гумова повітряна захист мала один величезний мінус. З-за того, що оболонка аеробуса пропускала цей газ, аеробуси знижувалися. Замість водню його місце займали різні водяні пари, а також інші гази. Тому іноді аеробуси опускали на землю, стравливали і заправляли заново.
Для заправки аеробусів застосовувалися лебідки і бензинові вантажівки ГАЗ АА. А в умовах блокади бензин коштував в Ленінграді дуже дорого. Війна виснажила запаси, а Борис Шелиц, який тоді був військовим техніком, служив як раз на заправній станції цих самих аеробусів. Так ось. Не стало бензину тобто зовсім. Він пробував використовувати для спуску літаючих тел електричні лебідки. Однак незабаром закінчилося і електрика. Було випробувано безліч різних джерел альтернативної енергії.
Одного разу військовий технік подумав, що водень можна використовувати інакше, ніж просто стравлювати в небо. Адже тепло, яке видає цей газ при згорянні, у 4 рази перевищує таке від вугілля, в 3 рази – від бензину та інших нафтопродуктів. Шелиц попросив дозволу на експеримент, і йому його підписали. Чи потрібно говорити, що так з’явилася машина на водні?
Принцип роботи
Схема вченого зводилася до приєднання аеробуса за допомогою шланга до вхідного колектора двигуна автомобіля. Водень потрапляв прямо в циліндри, минаючи при цьому карбюратор. Дозування водню, а також необхідного для реакції повітря, виконувалась за допомогою дросельної заслінки або ж педаллю «газу».
Перші досліди Шелиц проводив в мороз. Двигун завівся легко, незважаючи на температуру за бортом. Мотор працював стабільно і довго. Правда, аеростати вибухнули, а Шелица контузило. Після цього була придумана спеціальна система захисту. Вона заснована на водяному затворі, який виключав загоряння суміші при спалахах в колекторі двигуна. Так машина на водні стала більш безпечною.
До речі, після того, як один з двигунів розібрали, на ньому практично не було слідів зносу. В циліндрах не було нагару, а вихлопні гази були лише водяною парою.
Водень рятує життя
Винайдена таким чином машина на водні під час війни допомогла врятувати безліч життів, вистояти блокаду, а сам Шелиц отримав за цю розробку нагороду, і навіть запатентував її. Розробник був нагороджений Червоною Зіркою.
Водневе таксі
Після війни, коли водень вже ніде було дістати, про це стали забувати. Однак деякі люди ще пам’ятають, як на Україні, у Харкові, працювало таксі, але не просте, а водневе.
Заощадити разом з газом Брауна
У більшості навіть найсучасніших автомобільних ДВЗ паливо згоряє далеко не оптимально. Близько 60% суміші повітря і горючої просто губляться в надрах випускного колектора. В колекторі суміш згоряє не повністю, а при цьому ще й утворює досить токсичні вихлопні гази.
Можна використовувати водневий генератор. Це принципово нове обладнання, яке дозволить значно заощадити на паливі в машині. Більшість таких пристроїв мають стандартну принципової схемою. Однак безпосередньо генератор водню для автомобілів різних виробників може мати певні відмінності.
Водень в якості добавки до палива хотіли використовувати давно. Але тоді не було систем, що дозволяють оптимізувати суміш палива і так званого газу Брауна, який подавався в циліндри.
Генератор водню для автомобіля в своїй роботі застосовує принцип електролізу. Вода тут застосовується в якості каталізатора. Але вона не розкладається на дві складові – кисень і водень. В сучасних генераторах використовують не що інше, як газ Брауна. Це гідроген коричневого або зеленого кольору. Іноді його називають водяним газом або оксигидрогеном. Формула його HHO. Його відмінність в тому, що він повністю безпечний і не вибухає. До того ж весь газ, який виробиться, повністю надійде в циліндри.
Подібні генератори складаються з пристрою, який виробляє електроліз, і ємності. Процеси електролізу контролюються спеціальним модулятором. В інжекторних моторах конструкція також передбачає оптимізатор. Він дозволяє в автоматичному режимі регулювати співвідношення змести палива і повітря з газом Брауна.
Види каталізаторів
Пристрої, які використовуються в електролізерах, бувають прості, з розділеними осередками і сухого типу.
У першому випадку електролізер має саму просту і досить примітивну конструкцію. Управління їм теж дуже просте. Пристрій здатний видавати до 0,7 л газу за хвилину. Він призначається для автомобілів з об’ємом двигуна до 1,4 л.
Каталізатор з роздільним типом осередків – вже щось більш ефективне. Тут у комплекті з обладнанням є все необхідне програмне забезпечення. Пристрій може видати близько 2 л в хвилину. Даний апарат має максимальну ефективність.
Пристрій сухого типу застосовується переважно на машинах з досить тривалими робочими циклами. Продуктивність у нього середня. Вона залежить від того, скільки пластин в цій конструкції. Так як пластини мають відкрите розташування, то виходить забезпечити гарне охолодження.
Як зробити паливний елемент для авто?
Паливну клітинку або пристрій, яке буде виробляти водень з води і розміщуватися на борту автомобіля, можна зробити самостійно. Згенерований газ потім необхідно подати у впускний колектор. Так, можна домогтися істотного зниження витрати палива, а в деяких випадках можна збільшити потужність автомобіля.
У Сполучених Штатах генератор водню для автомобіля здійснюється на підприємствах, а придбати його можна за 300 доларів. Однак ми спробуємо зробити те ж саме, але своїми руками.
Що потрібно для зборки?
Для створення цього пристрою нам знадобиться каністра з поліетилену, пластини і металеві електроди, провід для з’єднання, хомути, шланги, а також герметик і стрічка для ущільнення. Також потрібна силіконова гума.
Інструкція по збірці
Для того щоб зробити автомобіль на водні своїми руками, потрібно знайти підходящу за обсягом ємність. У ній буде звичайна вода. Всередину ємності, а в даному випадку пластикової каністри, можна встановити металеві пластини. Буде краще, якщо вони будуть з нержавіючої сталі. До пластин необхідно підвести електроди.
Кришка повинна дуже легко зніматися або ж герметично закриватися і легко наповнюватися водою. Верхня частина саморобного генератора повинна мати трубку для відведення водню безпосередньо у впускний колектор вашого автомобіля. Обов’язково потрібно надійно загерметизувати кришку. Водень і кисень – дуже небезпечні гази. Потім потрібно ізолювати простір між пластинами. Так можна поліпшити вироблення газів і зменшити можливі втрати.
При роботі даного генератора потрібно уважно стежити, щоб висновків від електродів і наших пластин не розбовталися. Це тягне за собою ризик пожежі. Корпус нашого генератора також повинен бути максимально надійним. Заізолювати кришку допоможе силіконова гума.
Модернізуємо генератор
Для того щоб поліпшити систему видобутку водню, додайте до цієї системи ще одну ємність. Вона повинна знаходитися трохи вище, ніж перша. З’єднати їх можна за допомогою трубок. Так можна більш ефективно використовувати систему.
Електронний блок
Дану частину генератора можна також зібрати своїми руками, особливо якщо є пізнання у сфері електроніки. Якщо таких знань і навичок немає, то краще звернутися до фахівців у цих областях. Блок управління повинен в автоматичному режимі змінювати струм, який подається на пластини, виходячи з оборотів мотора.
Потужність можна встановити лише дослідним шляхом на холостих обертах мотора, а також під навантаженням. Електронний блок повинен отримувати інформацію з датчиків автомобільної системи управління.
Після монтажу цього генератора потрібно ще раз переконатися в герметичності і надійність всіх з’єднань цієї конструкції. Витік небезпечна не тільки ймовірністю вибуху, така машина буде вести до підвищеного витраті палива. У результаті ефект буде вкрай негативним. Але в цілому така машина на водні, своїми руками зроблена, дозволяє заощаджувати від 25 до 40% палива.
Подібна техніка і такі способи економії палива вже давно і успішно використовуються у всьому світі. Відомий актор Арнольд Шварценеггер вже давно їздить на комбінованій машині, яка працює на бензині з воднем. Автомобіль обійшовся кінозірці в 150 тисяч доларів. Витрата палива на цьому комбінованому двигуні становить 5,8 л на 100 км.
Сьогодні така машина на водні в Росії теж може бути дуже актуальною.
Отже, ми з’ясували всі особливості і принцип роботи автомобілів на даному екологічному виді палива. Як бачите, це цілком реальна альтернатива сьогоднішньому бензину. І є сподівання, що вже в найближчі десятиліття людство перейде на новий щабель розвитку, де по вулицях будуть їздити автомобілі, що працюють на водні.
