Водород: за и против
Над использованием водородных технологий уже давно активно работает большинство производителей авиа- и автотехники, а также водных судов. Толчок развитию рынка электрокаров, а также гибридных и водородных двигателей дал запрет на дизельные автомобили в населенных пунктах, принятый в 2018 году на территории Евросоюза. Мы уже писали о том, что через считанные годы многие автомобильные марки прекращают выпуск машин с традиционными двигателями внутреннего сгорания. А на что же они перейдут? На электромобили? Скорее всего, но не только… Водородные технологии не менее перспективны. В нашем обзоре мы расскажем вам, что такое водородные двигатели, в чем их преимущества и каковы недостатки. Не забудьте в конце оставить Ваше мнение.
Как всё начиналось
Самым первым водородным двигателем было детище французского изобретателя Франсуа Исаака де Риваза (1806 г.). Первый патент на водородный двигатель выдали позже, в 1841 году в Англии, затем в 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания, который работал на воздушно-водородной смеси. А в 1933 году норвежская нефтегазовая компания Norsk Hydro Power оборудовала небольшой грузовик водородным мотором. Водородные топливные элементы использовались в экспериментальной модели General Motors под названием Electrovan (1966 год).
Нефтяные кризисы 1970-х вдохновили BMW на создание первого автомобиля с водородным двигателем (1979). В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Машины оснащались бивалентным мотором V12 6.0 в 260 лошадиных сил. Но не стали популярными: получились слишком дорогими, а 8-килограммовый баллон с газом обеспечивал пробег всего в 200-250 км.
По-настоящему серийным автомобилем с водородным двигателем стала Тойота Мирай (2014 год), она известна еще и тем, что на презентации воду из ее выхлопной воды попробовал на вкус самый отважный из журналистов и остался доволен (и ничего с ним не случилось). В октябре 2019 года представлено уже второе поколение модели. Машина представляет собой 4-местный седан в фирменном тойотовском стиле, длина кузова 4890 мм, мощность двигателя — 152 л. с. На сегодняшний день водородные модели есть у многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.
Как это работает
- Первый вариант
Это электромобиль, который заправляется на специальных заправках сжатым водородом. Газ поступает в топливный элемент, где есть мембрана, разделяющая собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, во вторую — кислород. Электроды 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 такому принципу устроена установка Тойоты Мирай.
«Я бы не рекомендовал Mirai людям, у которых нет водородных станций рядом с домом. Но количество водородных станций увеличивается, и пользоваться ими становится все проще. Заправка автомобиля водородом занимает от трех до пяти минут, так что это не отличается от заправки бензином»
- Второй вариант
Над ним вовсю работает Toyota, готовя к выходу модель Королла Спорт. Контроль над проектом осуществляет сам Акио Тойода, глава Toyota Motor Corporation, который не гнушается кататься на экспериментальном автомобиле. Обкатывать новую технологию решено в гонках на выносливость серии Super Taikyu Series 2021. Гоночный автомобиль будет приводить в стремительное движение водородный турбированный 3-цилиндровый агрегат.
Технически — это обычный поршневой двигатель, топливопровод коего адаптирован, как и система впрыска, под сжатый водород. Принцип работы — такой же, как и у обычного бензинового или дизельного. Однако выбросы углекислого газа околонулевые, да и те, что производятся, обусловлены лишь сжиганием небольшого количества моторного масла. Другие плюсы: водород воспламеняется значительно быстрее бензина, следовательно, обеспечивается хорошая приёмистость (реакция на нажатие педали акселератора) и крутящий момент с низких оборотов двигателя. Во-вторых, по словам производителя, у водородных моторов сохраняются все признаки классических ДВС, в частности звук и вибрации, которыми, по словам Акио Тойода, так дорожат «парни, любящие автомобили». Босс крупнейшего японского автопроизводителя уверен: автомобили должны по-прежнему доставлять удовольствие.
Для машины будет использовано «зеленое» топливо, которое вырабатывается на предприятии Fukushima Hydrogen Energy Research Field. Это крупный завод, расположенный неподалеку от печально известной АЭС «Фукусима-1», использующий электричество от солнечной электростанции мощностью 20 мегаватт.
Что сдерживает
Минусы у водородных технологий серьезные. Главным называют опасность взрыва, поскольку газ очень летуч и при первой же искре взрывается. Летом 2019 года утечка водорода привела к мощному взрыву на заправке в Норвегии, после чего все водородные станции в стране запретили. Кроме того, он недешёвый (так, в США водород примерно в 2,5 раза дороже бензина), а водородные элементы содержат платину — один из самых дорогих металлов в мире. Немало денег стоит и безопасность, которую необходимо обеспечивать при работе с водородом. При производстве топлива все равно используются углеводороды («желтый» тип водорода).
Что же, будущее покажет — разовьются водородные технологии или канут в небытие. Возможно, однажды мы придем к компактному источнику энергии, который способен поместиться на ладони. Элемент, который использует принцип термоядерного синтеза, словно батарейка легендарного Терминатора.
