Технологии и компоненты
Но появилась еще одна проблема . Во время стоянки автомобиля с выключенным двигателем происходил неизбежный нагрев жидкого водорода и начинался его переход в газо образное состояние ( и потери через клапан избыточного давления ). При испытаниях анализировались различные условия стоянки машины , но процесс начинался максимум через 19 часов ( в сутках 24 ). За 10 – 12 дней 170-литровый баллон с жидким водородом ( 8 кг по массе ) полностью терял все свое содержимое . В принципе , решение есть , оно известно и проверено на газомоторной технике – дегазация . Однако , в отличие от сжиженного метана , здесь в баке лишь на 20 градусов выше абсолютного нуля ...
Ремарка на полях
Автор не готов комментировать альтернативу – сжатый водород . Тем более сайт U . S . Depart ment of Energy упоминает , что в этом случае рабочее давление в баллонах может до стигать 300 и даже 700 бар . А в случае с BMW Hydrogen 7 невосполнимые потери топлива из-за испарения начались после превышения давления в баке 6,0 бар ( шести атмосфер ). Кстати , по сжатому водороду можно припомнить похожую ситуацию , отраженную в публикациях о тесте водородных Toyota Mirai , организованном журналом « Autocar » летом 2018 года в Великобритании . У машины два баллона вместимостью 60,0 и 62,4 л , в которые при давлении в 70 бар вмещают до пяти кг водорода . И , увы , за две недели стоянки на открытом воздухе « испарилась » половина объема .
И здесь вредные выбросы ?
Концепт водородного автобуса ( просто красивая картинка из Интернета )
Считается , что основным достоинством водорода как топлива является полное отсутствие вредных выбросов – из выхлопной трубы выходит только водяной пар . И действительно ( вспомним школьную химию ):
Н 2
+ О 2 = Н 2
О + О ( вода + атомарный кислород ).
Но есть маленький нюанс : указанная формула работает , только если происходит реакция водорода с чистым кислородом , иными словами , в лаборатории . Однако в далеком 1754 году шотландский физик и химик Джозеф Блэк экспериментально доказал , что воздух представляет собой смесь газов . И кислорода в нем только 20,95 % по объему ( 23,15 % по массе ), остальное – другие газы . В том числе азот – 78,08 % по объему ( 75,5 % по массе ). Посему на самом деле реакция выглядит так :
H 2
+ O 2 + N 2
→ ° t→H 2 O + NO X
+ N 2
.
Это значит , что у самого « чистого » водородного двигателя все-таки есть выбросы оксидов азота (= вредные выбросы ? См . Мимоездом « Только водяной пар ?»). На дизелях для борьбы с ними использовались технологии EGR и SCR ( с реагентом AdBlue ). Здесь тоже нужно ? Опять ?
Вернемся к BMW . Автомобиль тестировался на различных режимах , и по итогам было отмечено , что выбросы CO 2
, CО или HC при замере после штатной системы нейтрализации отработавших газов отсутствуют / в погрешности измерений . Вместе с тем по результатам был сделан прогноз , что в повседневной длительной эксплуатации остаточные углеводороды ( НС ) могут стать проблемой , об этом ниже . Особо отмечено , что в целом « чистому » выхлопу кроме многоступенчатой системы нейтрализации способствовала как очень высокая температура цикла сгорания , так и низкое содержание CO 2 в атмосферном воздухе . Но из-за температуры , как вы догадались , фиксировалось высокое содержание
NO X
. Причем в режиме максимальной мощности остаточные оксиды азота обнаружива-
М и м о е з до м
ТОЛЬКО ВОДЯНОЙ ПАР ?
Немного из теории двигателей . В качестве примера слайд из доклада « Hydrogen Use In Internal Combustion Engines », College of the Desert ( City of Palm Desert , California , United States ).
Анализ выхлопных газов проводился на моторном стенде в лаборатории без использования систем нейтрализации .
Обозначены : А – водородный двигатель ; Б – бензиновый . По горизонтальной оси « Фи » – это коэффициент эквивалентности ( Equivalence Ratio ). Определяется как соотношение стехиометрического состава
рабочей смеси ( воздух + топливо ), при котором происходит максимально полное сгорание , к фактическому на данном режиме по оборотам и нагрузке .
Очевидно , что водород в смеси с воздухом (= кислородом из воздуха ) горит в более широком диапазоне соотношений , чем бензин . Но в данном случае следует обратить внимание на выбросы оксидов азота NO X
. Получается , система нейтрализации отработавших газов по-прежнему нужна .
38 7 [ 1 ] 2022 КОММЕРЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ и технологии