Автомобили будущего: водород в качестве топлива

Альтернативные источники энергии для автомобилей уже давно обсуждаются и разрабатываются производителями транспортных средств и помимо электрических моторов рассматриваются варианты двигателей на водородном топливе.

Каково же будущее автомобилестроения и что ожидает владельцев машин на водородном топливе.

Водород и ДВС

Несколько лет назад специалисты автоконцернов Mazda и BMW представили свои разработки двигателей внутреннего сгорания, функционирующих на водороде. При этом инженеры баварской компании решили провести эксперимент с более крупным двигателем, позволяющий варьировать в широком диапазоне технических свойств. В результате на свет появилась модель 7 Series, оснащенная крупным баком со сжатым водородом. Его производительность составляла 260 л.с. а расход топлива - 50 л на 100 км пути.

Также баварцы проводили эксперименты со сжиженным водородом, используя специальные криогенные баки. Это увеличивало запас хода, но значительно удорожало проект - такая установка стоила столько же, сколько платформа авто.

Отличало все экспериментальные автомобили BMW заправленных водородом, возможность перехода на привычный бензин в случае неполадок с водородной установкой.

Инженеры Mazda выбрали другой путь - они разработали установки питания водородом на модели RX-8, на которой был установлен роторный двигатель Ванкеля объемом 1,3 L. Этот проект оказался провальным, так как мощность упала почти в полтора раза - с 240 до 100 «лошадок», а потребление горючего возросло до 60-70 л на 100 км.

И если BMW 7 Series на водородном топливе сдавалась в лизинг в США, то Mazda RX-8 осталась в виде концепта. На сегодняшний день обе программы свернуты, а компании разрабатывают другие альтернативные виды топлива.

Недостатки двигателей внутреннего сгорания на водородном топливе:

- понижается ресурс двигателя

- мотор часто выходит из строя из-за разрушения стенок клапанов, цилиндров и поршней

- незначительный запас хода

- частые утечки водорода, грозящие взрывом или возгоранием.

Топливные ячейки

Частично проблему удалось решить за счет специальных топливных ячеек, в которых в результате химической реакции выделялось огромное количество энергии. Такое решение пришло из сферы космонавтики.

В этом случае водород проходит сквозь ячейку, в которой находится катализатор, соединяется с кислородом и образуется вода. В итоге никаких вредных веществ не возникает, а на выходе пользователь имеет лишь чистую воду и запас электроэнергии.

Автомобиль, в работе которого применяются топливные ячейки, работает по принципу электромобиля, то есть ДВС заменен электромотором.

Принцип работы следующий: водород и кислород вступают в реакцию, а полученная энергия скапливается в аккумуляторах. Чтобы достигнуть лучших динамических характеристик, некоторые производители стали использовать суперконденсаторы, позволяющие активно отдавать максимум полученного заряда.

Положительные и отрицательные стороны водородного топлива для авто

Главным и неоспоримым преимуществом водородного топлива для автомобилей является отсутствие вредных выбросов.

Также к плюсам альтернативного горючего нужно отнести малую массу. При сочетании топливных ячеек на водороде, электромотора и аккумуляторов получается меньший вес, чем у батарей и мотора в стандартном электрическом двигателе. При этом запас хода и технические характеристики получаются сходными.

К положительным сторонам водорода в качестве топлива можно отнести уменьшение количества соприкасающихся между собой частей, что ощутимо повышает срок эксплуатации авто.

Однако при рассмотрении автомобиля с ДВС с водородом в качестве горючего, можно отметить и минусы такой альтернативы:

- слишком высокая цена авто, за счет применения инноваций и штучного производства

- опасения потребителей, которые боятся взрыва двигателя, хотя таких случаев зафиксировано не было

- проблема ремонта топливного бака

- отсутствие заправок водородным топливом.

Не исключено, что автомобили на водородном топливе станут транспортным средством будущего, но на сегодняшний день они существуют единично, и в основном в виде концептуальных моделей.