Водородная установка на машину
Водородный генератор для авто на газу с окупаемостью никогда
Статья в процессе редактирования
==============================
Пролог
Человеческая жадность это порок, грех, который является необходимым для роста человеческой личности… …Если бы не было жадности всё бы рухнуло…
Сергей Мавроди
Вопрос двигателя на воде очень сильно заинтересовал меня прошлой зимой, и я наверное дней 7 с утра до ночи читал матчасть, смотрел опыты с конкретными показателями, и постепенно, учитывая реальные цифры, полученные не без помощи знакомых постепенно пришел к следующему выводу, который был известен со школьного курса: Энергия не возникает из ничего и не может исчезнуть в никуда.
Вчера мне попалась статья al-iv www.drive2.ru/l/1546144/, которая мне понравилась, и я решил поделиться своими математически обоснованными мыслями.
Для начала начну с того что разложение воды электричеством на водород и кислород возможно, и существует несколько методов такого разложения:
1.Термодиализация воды (Нагревание). Процесс разложения воды на начнёт преобладать над процессом синтеза воды из водорода и кислорода температуру +1476 по Цельсию. Ключевое слово НАЧНЕТ.
Температура в кислородно-водородных двигателях на ракететах более 2800 по Цельсию. При этом Вы можете получить, как и в любом другом методе не только 2Н2 +О2, а также H+ и (OH)-.
Соответственно этот метод для применения в автомобилях отбрасываем)
2.Эликтролиз. Именно этот метод рекламируется в интернете как экономия топлива, поэтому на нём мы остановимся более подробно.
Бытовые такие бульбуляторы существуют, но у них другое практическое использование. Водородный сварочный аппарат.
Возьму для примера Электролизно-водородная установка промитей эву-140. Думаю характеристики будут близки.
-питание: 220 В; 650Вт.
-максимальная производительность: 140 л/ч;
-вес: 18 кг;
-размеры 445х174х292 мм
Но характеристики я пишу немного для другого
650Вт = 140л/ч
а 650Вт при 12В это 54,17 А. Грубо 55А, мощность половина от той которую потребляет стартер в момент запуска двигателя, только он это делает несколько секунд, а тут потребление длительное. Конечно можно в автомобиль поставить генератор на 120А/ч, но если двигатель у Вас будет крутить менее 2500оборотов после остановки Вы можете и не завезтись…
Теперь возьмём 140л/ч
И возьмём сколько литров газообразной смеси потребляет двигатель, ведь Вы же понимаете, что 140л/ч это не 140 литров жидкого водорода, и не 140 литров переработанной воды, это 140 литров так называемого гремучего газа, по объему на 2/3 состоит из водорода и на 1/3 из кислорода. Отсюда получаем 93,3 литра водорода
Чтоб Вы поняли насколько это мало, — приведу пример, если разложить 1 литр (килограмм) воды то получим 1244 литра, или 1,244м3 (смеси водорода и кислорода).
1 килограмм водорода занимает объем 11200 литров = 11,2 м3, соответственно 93,3 литра это 0,00833кг, или 8,33г.
ВОДОРОДНАЯ установка на дизель
Совсем уж давно ничего не писал, надо исправляться. С одной стороны, затишье связано с отсутствием глобальных работ по машине… ну не стану же я писать: «Поменял масло» или «Сгорела лампочка фары».
Так вот, решился я на одну авантюру, на которую меня подтолкнул мой одноклубник и товарищ Артем — тоже владелец w123, который на своем опыте доказал работоспособность сей идеи. Идея не нова, но на частных легковых автомобилях по каким-то причинам используется крайне редко и информации о ее эксплуатации критически мало, потому я решил восполнить этот пробел и постараюсь написать максимально подробную статью. Так что, зашедший на мою страницу, приготовься читать.
Речь пойдет о Водородной установке или Генераторе газа Брауна, если выражаться более научным языком. Принцип ее работы на дизельном двигателе заключается в обогащении воздушно-топливной смеси посредством добавления во впускной коллектор смеси из водорода и кислорода, именуемой газом Брауна, формула которого ННО. Откуда берется этот газ? Вырабатывается генератором, который по сути является простым, но производительным электролизером. Газ из генератора поступает через гидрозатвор непосредственно в воздушный коллектор и оттуда — в камеры сгорания.
Что это дает? По моим наблюдениям следующее:
— Увеличение мощности
— Прирост динамики на всех режимах
— Увеличение «элластичности» двигателя
— Стабилизацию работы на холостом ходу
— Очистку камер сгорания от сажи в следствие более рациональной топливо-воздушной смеси
Итак: установка состоит из трех основных частей: генератора (электролизера), Подпиточного бачка и Гидрозатвора.
В подпиточный бачок заливается щелочной электролит в виде раствора едкого калия КОН в дистилляте. Щелочь позволяет добиться оптимальной электропроводимости для того, чтобы электролизер смог расщепить воду на водород и кислород.
Всю установку я решил максимально компактно разместить за правой фарой таким образом, чтобы она не мешала доступу к фаре, а ее компоненты были установлены согласно нормам. Что же касается норм, то основное, что стоит запомнить. так это то, что каждый агрегат установки в направлении движения газа должен находиться выше предыдущего, а электролизер должен быть в максимально низкой точке.
Сам генератор я закрепил к кузову с помощью саморезов. На нем имеется кронштейн, который одновременно выступает массой, а она должна быть хорошей, так как мощность электролизер не мала.
Далее следовала проблема установки расширительного бачка, который должен располагаться строго вертикально, при этом не должен быть выше точки, на отметке которой выходной шланг будет подключаться в коллектор, и все это ограничено высотой подкапотного пространства. Путем длительных набросков и примерок было решено сделать кронштейн, который будет крепить его к кузову, сохраняя при этом вертикальное положение и давая возможность легкого демонтажа бачка в любой момент.
Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы
С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.
Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.
История развития рынка водородных двигателей
Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.
Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.
В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.
В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.
Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].
Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.
В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.
В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.
Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.
Как работает водородный двигатель?
На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.
Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.
По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.
Где применяют водородное топливо?
Плюсы водородного двигателя
Минусы водородного двигателя
Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.
Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.
Водородный транспорт в России
В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.
В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.
Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.
Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».
В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.
Перспективы технологии
Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.
Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.
Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.
Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.
Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].
Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:
Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.
Из чего это сделано: водородные топливные ячейки
Найти новый источник энергии и перестать зависеть от нефти — такова задача, которую автомобильные инженеры решают уже не первый десяток лет. Современность предлагает много вариантов: более экологичный газ, продвинутый электромобиль или компромиссный гибрид. Но сегодня речь пойдет о другом решении — технологии водородных топливных ячеек.
Вода из выхлопной трубы?
Итак, есть еще один вариант того, что можно сжигать в ДВС вместо бензина или дизельного топлива, — это водород. Известно, что продуктом окисления водорода является вода. Сжигаем водород в кислороде, получаем энергию для работы поршней, а на выходе — водяной пар. Ну не прекрасно ли? И все же есть свои нюансы: водород при сгорании выделяет больше тепла, чем нефтепродукты, тем самым чересчур раскаляя двигатель. Кроме того, сгорая с воздухом, а не с чистым кислородом, он создает ряд вредных примесей. Все это не позволяет просто так сжигать водород в ДВС.
Однако есть и другое решение, предусматривающее использование водорода в качестве топлива. Еще 200 лет назад был изобретен генератор, в котором водород, соединяясь с кислородом, производит воду, а «побочным» продуктом реакции становится электричество. В двух словах принцип работы таков: объемная ячейка разделяется на две половины пластиной из особого материала, способного пропускать протоны и не пропускать электроны. В каждой из половин ячейки устанавливаются два электрода, связанные между собой в электрическую цепь. В одну половину ячейки подается водород, в другую — кислород. Катализатор, нанесенный на разделяющую мембрану, активирует реакцию водорода с кислородом; при этом атомы водорода расщепляются на протоны и электроны. Протоны проходят сквозь мембрану и, соединяясь с кислородом, дают воду. А электроны уходят в подсоединенную электрическую цепь, давая ток.
Такие водородно-кислородные топливные элементы уже применялись в космосе: они питали энергией советский многоразовый корабль «Буран».
Из космоса в автомобиль
Топливный элемент такого типа удалось приспособить и для автомобиля, причем один из первых вариантов предложили отечественные конструкторы. Компактный водородный генератор состоит из множества ячеек, принцип работы которых описан выше. Напряжение каждой ячейки низкое — от 0.6 до 1.0 В, но, если соединить ячейки последовательно, можно получить необходимое высокое напряжение.
Дальше всех в этом направлении продвинулись японские инженеры. Совместными усилиями специалистов Toyota и DENSO удалось создать эффективный водородно-воздушный генератор, который стал основой для серийной Toyota Mirai.
Система топливных ячеек вырабатывает энергию, комбинируя водород с кислородом из наружного воздуха. Японским инженерам удалось создать наиболее эффективную систему топливных элементов, достигшую высокой выходной мощности при относительной компактности и малом весе, благодаря использованию композитных баков и компактного силового оборудования.
Блок управления мощностью (PCU) Toyota Mirai производства DENSO решает, когда и как использовать производимую водородным генератором электроэнергию: часть ее система перенаправляет для хранения в литий-ионную батарею. Эта же батарея дополнительно заряжается и при рекуперации энергии торможения. При необходимости выдачи пиковой мощности (во время старта и разгона) используется как энергия водородного генератора, так и запасы батареи.
Во время работы силовой установки Mirai из трубы действительно идет дистиллированная вода — вообще никаких выбросов! Специалистам DENSO также удалось решить вопрос с быстрой и безопасной заправкой автомобиля водородом благодаря внедрению беспроводной связи с заправочной станцией, по которой передается вся информация о состоянии топлива в баках (о температуре и давлении водорода).
Запас хода Toyota Mirai второго поколения составляет внушительные 800 км (по циклу NEDC); при этом время полной заправки длится от 3 до 5 минут, что несравнимо быстрее, чем у электромобиля. Второе поколение Mirai с усовершенствованными топливными ячейками дебютировало на Токийском автосалоне два месяца назад, а уже в 2020 году этот автомобиль поступит в серийное производство.
Когда-нибудь — возможно, и не в столь отдаленном, как нам кажется, будущем — в каталоге DENSO для рынка послепродажного обслуживания автомобилей появятся, например, компоненты управления водородной силовой установкой. А пока в нем представлены более традиционные запчасти, обладающие, тем не менее, оригинальным качеством, надежностью и отличными рабочими характеристиками. Подобрать подходящие запчасти можно в нашем электронном каталоге.
Автомобильные водородные установки
Установки предназначены для экономии до 40% основного топлива легковых и грузовых автомобилей
Автоводород «ТЕРМОСТАР» альтернатива ГБО
Экономия на ГСМ до 40%
Повышение мощности и тяговитость в подарок
Не требует атестации и регистрации в ГИБДД
Видео скоро появится
ПРЕИМУЩЕСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ВОДОРОДНЫХ УСТАНОВОК «TERMOSTAR»:
Автомобильный Водородный генератор «TERMOSTAR» очень выгоден и эффективен на Вашем автомобиле, если Вы работаете на трассе на длительные расстояния и больших нагрузках.
ПРОДУКЦИЯ:
Модель TS-HG12/24 – 1.6L
Для легковых/ грузовых автомобилей.
Для автомобилей с объемом двигателя до 1.6 литра.
Производительность до 1 л/мин ННО газа.
Цена за комплект: 12 000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
Модель TS-HG12/24 – 2L
Для легковых/ грузовых автомобилей.
Для автомобилей с объемом двигателя до 2х литров.
Производительность до 1 л/мин ННО газа.
Цена за комплект: 15 000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
Модель TS-HG12/24 – 3L
Для легковых/ грузовых автомобилей.
Для автомобилей с объемом двигателя до 3х литров.
Производительность до 1 л/мин ННО газа.
Цена за комплект: 20 000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
Модель TS-HG12/24 – 4L
Для легковых и грузовых автомобилей.
Для автомобилей с объемом двигателя до 4х литров.
Производительность до 2 л/мин ННО газа.
Цена за комплект: 25 000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
Модель TS-HG 24- 8L
Для легковых и грузовых автомобилей.
Для автомобилей с объемом двигателя до 8 литров.
Производительность до 4 л/ мин. ННО газа.
Цена за комплект: 35 000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
Модель TS-HG 24- 10L
Для грузовых автомобилей. Бортовая сеть 24 В.
Для автомобилей с объемом двигателя до 10 литров.
Производительность до 5 л/ мин. ННО газа.
Цена за комплект: 40 000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
Модель TS-HG 24- 16L
Для грузовых автомобилей. Бортовая сеть 24 В.
Для автомобилей с объемом двигателя до 16 литров.
Производительность до 8 л/ мин. ННО газа.
Цена за комплект: 45 000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
Электролит «TERMOSTAR
Состав: Гидроксид калия КОН. 98% ЧИСТОТЫ. КОН- КРАЙНЕ ВАЖЕН.
КОН определяет: Производительность и Качество ННО газа,
Срок службы Генератора, Морозостойкость.
Вес упаковки 1 кг.
Цена за упаковку: 1000 р.
Введите данные и мы Вам перезвоним
ТЕХНОЛОГИЯ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА
Технология экономии топлива
Установки предназначены для экономии до 40% основного топлива легковых и грузовых автомобилей.
Важным обстоятельством является то, что КПД только самых современных турбированных дизелей составляет всего 50%. Бензиновых намного меньше. Поэтому большая часть потраченного топлива всех автомобилей, составляют потери для Автовладельцев и Экологии.
Глобальная энергосберегающая Исследовательская работа, на двигателях внутреннего сгорания, сосредоточена на том, что бы повысить эффективность сгорания в первые две фазы рабочего хода.
При этом задача максимально уменьшить горение и расход топлива в последующие фазы, предназначенные только для хода и выпуска газов.
Водородный генератор «TERMOSTAR» посредством Электролиза, из воды вырабатывает Атомарный водород (ННО газ), который дополнительно подается в рабочую топливно-воздушную Смесь из Основного топлива.
Атомарный водород на 40% эффективнее обычного Водорода, так как уже имеет в своей атомарной связи молекулу Кислород, для горения.
Именно свойство невероятно быстрого и мощного сгорания Атомарного водорода, способствует сгоранию рабочей смеси более быстрым и полным образом в первые две фазы рабочего хода. А следующие фазы полностью разгружаются.
За счет полного и быстрого сгорания топлива происходит повышение КПД двигателя и рост мощности до 20%, а экономия топлива составит до 40%, Появляется приемственность и тяговитость присущая дизельным автомобилям без повышения компрессии. Атомарный водород придает топливной смеси
высокие детонационные свойства без применения химии и металлических присадок. А имеющиеся присадки в оснавном топливе полностью сгорают повышая экологичность выхлопа.
7-15 % на литр топлива.
Поэтому Гибридная Водородная установка «TERMOSTAR» это верное и эффективное решение: Позволяющее самим вырабатывать Атомарный водород и использовать его как Дополнительное топливо, позволяющее экономить Основное.