ЭЛЕМЕНТ НОВИЗНЫ
ЭЛЕМЕНТ НОВИЗНЫ
/ПЕРСПЕКТИВА
ЭЛЕМЕНТ НОВИЗНЫ
В первый раз В Рф: На замену ВЫХЛОПУ - ДЫХАНИЕ
ТЕКСТ / Жора МИРЗОЕВ, Управляющий ПРОЕКТА "ЛАДА-АНТЭЛ",
Доктор, К. Т. Н.*
Ведущие компании мира одна за другой показывают бывалые модели, в каких ДВС заменен топливными элементами. Напористый энтузиазм к ним просто объясним: такие установки не только лишь обеспечивают безобидный "выброс", да и позволяют резко уменьшить потребление углеводородного горючего, припасы которого никак не безграничны. Ни аккумуляторные электромобили, ни малотоксичные ДВС не решают экологическую делему настолько конструктивно.
Хотя механизм работы топливных частей (ТЭ) известен с XIX века, использовать их стали сравнимо не так давно, ну и то в специфичных областях (почему, станет ясно ниже).
В первый раз ТЭ появились на галлактических аппаратах - щелочные и твердопленочные. У их различные химические процессы, но сущность одна - получение электричества при соединении водорода и кислорода. Разработкой ТЭ для автомобилей лет 10 вспять занялась канадская компания "Баллард", финансируемая ведущими авто компаниями - около млрд баксов в год. Предложенная ею конструкция "авто" твердопленочного ТЭ - это ячейка с 2-мя электродами и разделительной мембраной, на которую нанесен катализатор (платина). Снутри ячейки циркулирует вода для отвода тепла. К одному из электродов подается водород, к другому - кислород. Под действием катализатора молекула водорода расщепляется на электроны и протоны. Последние попадают через мембрану в ту половинку емкости, где находится кислород и, соединяясь с ним, образуют воду. А свободные электроны уходят по электроду на катод, создавая электронный ток. Снаружи просто, но на пути к работоспособному устройству решили огромное количество практических задач; здесь и "сосуществование" кислорода и водорода, здесь и мембрана, и катализатор...
Но что все-таки, возить с собой баллоны с водородом и кислородом? Схожая мысль была на первых порах. Позднее выяснилось, что кислород можно брать из атмосферного воздуха, водород - добывать прямо на борту автомобиля из хоть какого углеводородного горючего, к примеру бензина.
Но заморочек больше, чем кажется на 1-ый взор. Во-1-х, кислорода в атмосфере только около 20% - нужен компрессор, а это дополнительный расход энергии. Во-2-х, атмосфера - штука многосложная: азот не оказывает влияние на работу элемента, дорожную пыль всосут обыденные фильтры, а вот СО2 и выбросы химзаводов существенно понижают эффективность процесса. Так что тут еще большущее поле работы. Ну а в-3-х, для добывания водорода из бензина на борту автомобиля нужна особая установка - реформер либо, по другому, конвертер. Он-то, говоря хим языком, и ведет двойной передел углеводородов, производя водород и... углекислый газ.
Но понятно, что двуокись углерода содействует развитию парникового эффекта в атмосфере, потому уже есть проекты "брикетирования" СО2 в виде сухого льда - так хоть полезность от нее будет.
Главное, что "выброс" автомобиля на ТЭ даже не "пахнет" окисью углерода, углеводородами и окислами азота - вредными выбросами, характерными ДВС. Одна вода! И только если добывать водород из бензина на борту автомобиля, возникает углекислый газ, но его в два раза меньше, чем у нынешних машин с ДВС.
Коэффициент полезного деяния силовой установки у "оксигидромобиля" вдвое выше, чем у современного бензинового двигателя, а означает, потребление горючего на единицу мощности вдвое меньше.
Сейчас удельная стоимость новейшей установки около 15 тыс. долл. за 1 кВт мощности, тогда как у бензинового эквивалента - 3-5 баксов. Отсюда самая суровая неувязка - сделать технологию массового (а означает, дешевого) производства топливных частей. А еще - довести конструкцию бортового конвертера для выработки водорода.
Видите ли, топливные элементы стоят много. И все таки ВАЗу удалось воплотить таковой проект, но не одному, а в целой компании компаний. Этой неувязкой издавна занимались Русский научный центр "Курчатовский институт", ракетно-космическая компания "Энергия" имени С. П. Царица и Уральский химический комбинат.
В свое время для галлактического челнока "Буран" уральцы сделали батарею щелочных топливных частей мощностью 15 кВт - химический генератор "Фотон". Его-то мы и решили адаптировать к земным условиям. Из переработанного "Фотона" удалось выдавить 25 кВт при ресурсе около 5000 часов - в два раза больше, чем у двигателя внутреннего сгорания внутреннего сгорания.
Спецы "Энергии" разработали и сделали все подвесное оборудование и сложнейшую автоматическую систему управления - метод работы топливных частей сродни программке для ядерного реактора.
ВАЗ выступил застрельщиком проекта и предоставил собственный опыт сотворения электромобилей.
Так при очень ограниченном финансировании нам удалось сделать ходовой макет автомобиля на топливных элементах.
Носителем избрали 5-и дверную "Ниву"
VAZ 2131.
Привод оставили только фронтальный - пока его довольно. Все оборудование, включая баллоны с водородом и кислородом под давлением 280 кгс/см2, удалось скомпоновать в багажнике. Масса "внутренности" приблизительно в два раза больше, чем у стандартного агрегата. Потому и вся машина немного потяжелела по сопоставлению с серийной. Вышел 5-местный "автомобиль", только без багажника, с удобством управления как у электромобиля и припасом хода 200 км - для городских критерий полностью довольно.
А у конструкторов появилась еда для раздумий и стимул движения вперед. Топливные элементы, питающиеся водородом и кислородом, - это 1-ый шаг; на очереди подмена кислорода атмосферным воздухом. Позже на замену баллонам с водородом придет конвертер - добывать этот газ из бензина. И далее - шаг за шагом.
*Создатель - в прошедшем главный конструктор ВАЗа, сейчас советник вице-президента ОАО "АвтоВАЗ" по техническому развитию.
Схема работы твердопленочного топливного элемента.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ Свойства
АВТОМОБИЛЕЙ
С ДВС С энергоустановкой
и нейтрализа- на топливных
тором (Евро III) элементах
Горючее Бензин Водород
Расход энергии
при 60 км/ч,
кВт.ч/100 км 87,2 43,6
Выбросы ядовитых
компонент, г/км
CO 2,3 0
CH 0,2 0
NOx 0,15 0
CO2 213,0 0
H2O 98,0 117,0
/ПЕРСПЕКТИВА
ЭЛЕМЕНТ НОВИЗНЫ
В первый раз В Рф: На замену ВЫХЛОПУ - ДЫХАНИЕ
ТЕКСТ / Жора МИРЗОЕВ, Управляющий ПРОЕКТА "ЛАДА-АНТЭЛ",
Доктор, К. Т. Н.*
Ведущие компании мира одна за другой показывают бывалые модели, в каких ДВС заменен топливными элементами. Напористый энтузиазм к ним просто объясним: такие установки не только лишь обеспечивают безобидный "выброс", да и позволяют резко уменьшить потребление углеводородного горючего, припасы которого никак не безграничны. Ни аккумуляторные электромобили, ни малотоксичные ДВС не решают экологическую делему настолько конструктивно.
Хотя механизм работы топливных частей (ТЭ) известен с XIX века, использовать их стали сравнимо не так давно, ну и то в специфичных областях (почему, станет ясно ниже).
В первый раз ТЭ появились на галлактических аппаратах - щелочные и твердопленочные. У их различные химические процессы, но сущность одна - получение электричества при соединении водорода и кислорода. Разработкой ТЭ для автомобилей лет 10 вспять занялась канадская компания "Баллард", финансируемая ведущими авто компаниями - около млрд баксов в год. Предложенная ею конструкция "авто" твердопленочного ТЭ - это ячейка с 2-мя электродами и разделительной мембраной, на которую нанесен катализатор (платина). Снутри ячейки циркулирует вода для отвода тепла. К одному из электродов подается водород, к другому - кислород. Под действием катализатора молекула водорода расщепляется на электроны и протоны. Последние попадают через мембрану в ту половинку емкости, где находится кислород и, соединяясь с ним, образуют воду. А свободные электроны уходят по электроду на катод, создавая электронный ток. Снаружи просто, но на пути к работоспособному устройству решили огромное количество практических задач; здесь и "сосуществование" кислорода и водорода, здесь и мембрана, и катализатор...
Но что все-таки, возить с собой баллоны с водородом и кислородом? Схожая мысль была на первых порах. Позднее выяснилось, что кислород можно брать из атмосферного воздуха, водород - добывать прямо на борту автомобиля из хоть какого углеводородного горючего, к примеру бензина.
Но заморочек больше, чем кажется на 1-ый взор. Во-1-х, кислорода в атмосфере только около 20% - нужен компрессор, а это дополнительный расход энергии. Во-2-х, атмосфера - штука многосложная: азот не оказывает влияние на работу элемента, дорожную пыль всосут обыденные фильтры, а вот СО2 и выбросы химзаводов существенно понижают эффективность процесса. Так что тут еще большущее поле работы. Ну а в-3-х, для добывания водорода из бензина на борту автомобиля нужна особая установка - реформер либо, по другому, конвертер. Он-то, говоря хим языком, и ведет двойной передел углеводородов, производя водород и... углекислый газ.
Но понятно, что двуокись углерода содействует развитию парникового эффекта в атмосфере, потому уже есть проекты "брикетирования" СО2 в виде сухого льда - так хоть полезность от нее будет.
Главное, что "выброс" автомобиля на ТЭ даже не "пахнет" окисью углерода, углеводородами и окислами азота - вредными выбросами, характерными ДВС. Одна вода! И только если добывать водород из бензина на борту автомобиля, возникает углекислый газ, но его в два раза меньше, чем у нынешних машин с ДВС.
Коэффициент полезного деяния силовой установки у "оксигидромобиля" вдвое выше, чем у современного бензинового двигателя, а означает, потребление горючего на единицу мощности вдвое меньше.
Сейчас удельная стоимость новейшей установки около 15 тыс. долл. за 1 кВт мощности, тогда как у бензинового эквивалента - 3-5 баксов. Отсюда самая суровая неувязка - сделать технологию массового (а означает, дешевого) производства топливных частей. А еще - довести конструкцию бортового конвертера для выработки водорода.
Видите ли, топливные элементы стоят много. И все таки ВАЗу удалось воплотить таковой проект, но не одному, а в целой компании компаний. Этой неувязкой издавна занимались Русский научный центр "Курчатовский институт", ракетно-космическая компания "Энергия" имени С. П. Царица и Уральский химический комбинат.
В свое время для галлактического челнока "Буран" уральцы сделали батарею щелочных топливных частей мощностью 15 кВт - химический генератор "Фотон". Его-то мы и решили адаптировать к земным условиям. Из переработанного "Фотона" удалось выдавить 25 кВт при ресурсе около 5000 часов - в два раза больше, чем у двигателя внутреннего сгорания внутреннего сгорания.
Спецы "Энергии" разработали и сделали все подвесное оборудование и сложнейшую автоматическую систему управления - метод работы топливных частей сродни программке для ядерного реактора.
ВАЗ выступил застрельщиком проекта и предоставил собственный опыт сотворения электромобилей.
Так при очень ограниченном финансировании нам удалось сделать ходовой макет автомобиля на топливных элементах.
Носителем избрали 5-и дверную "Ниву"
VAZ 2131.
Привод оставили только фронтальный - пока его довольно. Все оборудование, включая баллоны с водородом и кислородом под давлением 280 кгс/см2, удалось скомпоновать в багажнике. Масса "внутренности" приблизительно в два раза больше, чем у стандартного агрегата. Потому и вся машина немного потяжелела по сопоставлению с серийной. Вышел 5-местный "автомобиль", только без багажника, с удобством управления как у электромобиля и припасом хода 200 км - для городских критерий полностью довольно.
А у конструкторов появилась еда для раздумий и стимул движения вперед. Топливные элементы, питающиеся водородом и кислородом, - это 1-ый шаг; на очереди подмена кислорода атмосферным воздухом. Позже на замену баллонам с водородом придет конвертер - добывать этот газ из бензина. И далее - шаг за шагом.
*Создатель - в прошедшем главный конструктор ВАЗа, сейчас советник вице-президента ОАО "АвтоВАЗ" по техническому развитию.
Схема работы твердопленочного топливного элемента.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ Свойства
АВТОМОБИЛЕЙ
С ДВС С энергоустановкой
и нейтрализа- на топливных
тором (Евро III) элементах
Горючее Бензин Водород
Расход энергии
при 60 км/ч,
кВт.ч/100 км 87,2 43,6
Выбросы ядовитых
компонент, г/км
CO 2,3 0
CH 0,2 0
NOx 0,15 0
CO2 213,0 0
H2O 98,0 117,0