Цены на бензин не просто высоки. Это повторяющаяся головная боль, которая возникает каждый раз, когда вы заезжаете на заправку. Вы смотрите на бензоколонку. Проверяете свой банковский счет. Уезжаете с более легким кошельком.
В мае 2008 года это чувство было всеобщим. Среднеобщенациональная цена на обычный неэтилированный бензин в США достигла рекордно высоких значений в течение шести дней подряд. Этот скачок последовал за ростом на 11 процентов только за апрель. Это стало ярким напоминанием о том, что эпоха дешевых топливных ресурсов закончилась.
Растущие затраты на энергию делают альтернативные виды топлива менее похожими на научную фантастику и более похожими на необходимость. Каждый новый рекорд цен на нефть делает статус-кво все труднее защищать.
Стремление к независимости
В своей речи о положении страны в 2006 году президент Джордж У. Буш охарактеризовал проблему как зависимость. Он указал на зависимость Америки от нефти и поставил конкретную задачу: заменить 75 процентов потребления нефти в США альтернативными видами топлива к 2025 году.
Это была смелая цель. Сроки были агрессивными. Технологии, доступные на тот момент, были далеко не готовы поддержать такой масштабный переход. Но направление было ясным. Страна должна была разорвать свою зависимость.
Недостатки текущих альтернатив
Какой вид топлива действительно выделяется? Короткий ответ: ни один из них. Не полностью.
Исследователи усердно работают над решением проблем, присущих каждому потенциальному источнику, но остаются значительные препятствия.
Целлюлозный этанол является сильным кандидатом на бумаге. Он производится из растений, таких как свитчграсс (мискантус). Проблема заключается в процессе производства. Его ферментация дорога. Он не масштабируется легко без увеличения затрат для всех.
Сегодня электромобили работают на электричестве. Гибриды по-прежнему нуждаются в бензине для работы. Они являются переходным звеном, а не конечной целью.
Полностью электрические автомобили требуют подключения к розетке. Вам нужно перезаряжать аккумулятор после нескольких сотен миль. Это удобно дома или в торговом центре, но не всегда во время долгих поездок по трассе.
Также существует вопрос источника этого электричества. Большинство электростанций, генерирующих эту энергию, сжигают уголь или природный газ. Эти станции выделяют загрязняющие вещества. Вы можете быть нулевым источником выбросов у выхлопной трубы, но не на уровне энергосети.
Почему водород важен
Решение, вероятно, будет представлять собой комбинацию всех этих видов энергии. Но ожидается, что водород сыграет важную роль в этой смеси.
Водород — самый легкий элемент, известный человечеству. Он также является самым простым. Несмотря на свой малый размер, он имеет высокую энергоемкость. Он обладает большой мощностью.
Он повсюду вокруг нас. Подумайте о воде. H2O. Два атома водорода, один атом кислорода. Источник топлива обильный. Проблема заключается в разделении и хранении, а не в доступности.
Технология для работы автомобиля на водородной топливе уже существует. Это не теория. Это инженерия.
Преобразование воды в топливо
Можно ли перевести ваш автомобиль на работу от воды? Этот вопрос звучит как миф. Он звучит как что-то, что вы могли бы увидеть в низкобюджетном фильме.
Идея соблазнительна. Вода бесплатна. Вода повсюду. Если вы сможете превратить ее в топливо, вы станете энергетически независимым.
На следующей странице объясняются механика и реальность.
Проблема чистого энергобаланса при самостоятельном создании водородного топливного устройства для автомобиля
Совершенно реально приобрести комплект и следовать инструкциям из интернета, чтобы собрать систему водородного топлива для вашего автомобиля. Вы можете найти руководства, основанные на использовании стандартных деталей из хозяйственного магазина. Наука, стоящая за расщеплением воды, реальна. Вопрос о том, действительно ли это улучшает показатель расхода топлива, является тем местом, где всё становится неясным.
Большинство таких переделок восходят к доктору Юлу Брауну. Он пропагандировал использование электролиза для расщепления воды на водород и кислород. Эта смесь часто называется HHO или газом Брауна. Идея достаточно проста: вы сжигаете этот газ, чтобы дополнить обычный бензин. Для этого требуется очень мало воды. Обещание заключается в экономии денег на бензине.
Может ли водопроводная вода питать ваш двигатель? Технически да. Практически? Скорее всего, это не стоит усилий.
Основная проблема заключается в коэффициенте чистого энергобаланса. Большинство комплектов для установки HHO в автомобиль имеют отрицательный коэффициент. Вы затрачиваете больше энергии, чем получаете обратно. Рассмотрим математику. Если для расщепления воды на HHO требуется энергия, эквивалентная одному галлону бензина, вы можете получить обратно лишь энергию, эквивалентную половине галлона бензина. Вы просто сожгли целый галлон бензина, чтобы получить работу, эквивалентную половине галлона. Вам было бы лучше использовать этот единственный галлон для непосредственного привода автомобиля. Вы теряете половину своей потенциальной энергии просто в процессе конвертации.
Есть и другие проблемы. Исследователи в области автомобилестроения всё ещё изучают, как водород влияет на материалы двигателя. Водород может вызывать водородное охрупчивание. Это приводит к хрупкости и разрушению металлических деталей двигателя. Со временем это ослабляет структурную целостность компонентов.
Решение с алюминиево-галлиевым сплавом от университета Пердью
Скептицизм в отношении онлайн-комплектов и хрупкости материалов не остановил инженеров. Они продолжают пытаться решить проблему отрицательного чистого энергобаланса при использовании водорода в автомобиле. Некоторые производители уже создали электромобили, использующие водород, хранящийся в баке. Эти автомобили заправляются на обычных заправках.
Святым Граалем является процесс, который отделяет водород от воды, не потребляя больше энергии, чем производит. Исследователи из университета Пердью работают над решением именно этой проблемы. Они разработали метод, требующий минимального или вообще не требующего внешнего источника энергии.
Секрет заключается в композитном металлическом сплаве, состоящем из алюминия и галлия. Когда вы добавляете воду в этот сплав, он разделяет молекулы. Композит притягивает кислород, но отталкивает водород. Кислород связывается с металлом. Водород остаётся свободным и отделённым. Это создаёт устойчивый цикл.
Эта технология всё ещё находится в стадии разработки. Вы не увидите её под капотом своего автомобиля в ближайшее время. Если вы не можете ждать, пока наука догонит теорию, вы всё ещё можете заказать один из тех самых комплектов для переделки.
«Добавление воды к композитному металлическому сплаву, состоящему из алюминия и галлия, разделяет воду на её составные молекулы. Композит притягивает кислород, но не водород, оставляя первый элемент свободным и отделённым.»
Будущее водородных двигателей
Цель остаётся ясной. Нам нужен способ извлечения энергии из воды, который не обходится дороже, чем энергия, которую мы получаем. Метод с алюминиево-галлиевым сплавом от Пердью — это шаг в правильном направлении. Он избегает высокой энергетической стоимости традиционного электролиза.
Водородные топливные элементы уже являются реальностью для некоторых автомобильных компаний. Эти автомобили хранят водород в сжатых баках. Они выбрасывают только водяной пар. Инфраструктура для заправки всё ещё ограничена. Но технология жизнеспособна.
Комплекты для самостоятельной переделки предлагают короткий путь. Они игнорируют дефицит чистого энергобаланса. Они игнорируют риск повреждения двигателя. Они обещают экономию, которой не существует. Наука присутствует. Практическое применение отсутствует.
До тех пор, пока энергетический баланс не изменится, мечта об управлении автомобилем на водопроводной воде останется просто мечтой. Исследования продолжаются. Комплекты остаются доступными. Выбор за вами.
