Использование водорода в качестве основного вида топлива может коренным образом изменить всю будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности - охрана окружающей среды от загрязнения - будет практически решена.

Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания - 120 МГж/кг (у бензина почти в 3 раза ниже); хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания (в 4 раза выше, чем у смеси «бензин-воздух»).

В мире производится около 50 млн. т водорода в год. В основном путем конверсии жидкого и газообразного топлива. Под конверсией понимают химическую реакцию углеводородов с водяным паром (паровая конверсия) либо с паром и кислородом (парокислородная конверсия), либо с кислородом (кислородная конверсия), в результате которых образуются водород и окиси углерода.

Разработан ряд перспективных методов получения водорода. Например, путем электролиза воды. По различным данным из воды ежегодно получают от 0,5 до 1,5 млн. т. водорода (1-3% общего количества). Пока получение электролизного водорода обходится более чем в 2 раза дороже, чем конверсионного, но при использовании промышленных электролизеров следующего поколения в будущем водород может сравняться со стоимостью с конверсионным, а затем стать дешевле.

Хорошо известны процессы получения водорода с помощью угля. Чаще таким путем вырабатывают не чистый водород, а его смесь с монооксидом углерода - синтез-газ и искусственные энергоносители. Совершенствование этих процессов должно привести к снижению затрат на получение водорода и синтез газа и к их применению в районах крупных угольных месторождений.

В Институте водородной энергетики и плазменных технологий разработана принципиальная новая схема водородного автомобиля. Окисление происходит не в двигателе внутреннего сгорания, а в электрохимическом генераторе, где и вырабатывается электрическая энергия, вращающая основной вал двигателя. Трансформация энергии водорода в электроэнергию с помощью электро-химического генератора, основанная на полимерных мембранах, позволяет это делать при температуре кипения воды, что исключает синтез окислов азота из воздуха, неизбежно возникающий при высоких температурах в других системах. В итоге на выхлопе - чистая вода.

Топливные элементы - это прорыв в технологии на пути к экологически чистому автомобильному двигателю. Основным горючим является водород - его пропускают через полимерные мембраны с катализаторами, которые вызывают химическую реакцию с кислородом воздуха: водород превращается в воду, а химическая энергия его сгорания - в электрическую. Еще одно достоинство двигателя на топливных элементах - высокий КПД.

Заключение

Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также от технического состояния автомобилей и в первую очередь их двигателей. Только из-за отсутствия необходимой регулировки карбюратора бензинового двигателя внутреннего сгорания выброс оксида углерода может возрасти в 4-5 раз.

На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые её изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ.

Проверки показывают, что каждый пятый автомобиль эксплуатируется с повышенной токсичностью или дымностью отработанных газов. В крупных городах доля загрязнения воздуха автотранспортом достигает 70-80% общего уровня загрязнения. По оценкам медиков и экологов, автотранспорт заметно сокращает среднюю продолжительность жизни населения.

Еще статьи по теме

Оценка экологического риска деятельности нефтебаз и автозаправочных станций
Задачей курсовой работы является приобретение навыков по оценке экологического риска и расчету ущерба окружающей природной среде при авариях на нефтебазах и автозаправочных станциях. Авария - опасное техногенное происшествие, создающее н ...

Этапы перераспределения вещества и энергии в биосфере
Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу ...