Водень як альтернативне паливо, спирти, дизель і спирт - альтернативні види палива
Водень як альтернативне паливо
Водень є ефективним акумулятором енергії. Застосування водню як палива можливо в різноманітних умовах, що може дати істотний внесок в світову енергетику, коли ресурси викопного палива будуть близькі до повного виснаження. У порівнянні з бензином і дизельним паливом водень більш ефективний і менше забруднює навколишнє середовище. Вибухонебезпечність водню різко знижується із застосуванням спеціальних присадок (наприклад, добавка 1% пропілену робить Н2 безпечним).
Ще один напрямок використання водню - застосування в акумуляторних батареях електромобілів. Лідерство в цій області належить японським фірмам, які розробили ефективні водневі електроди, використовувані в паливних елементах.
Однак у всіх методах використання водневого палива основна проблема - зберігання водню. Відомі три основних способи зберігання:
Використання рідкого водню і водню під тиском досить неефективно. Третій спосіб зберігання водню - металогідридний, найбільш перспективний. Гідриди металів служать джерелом водню, який виходить за рахунок хімічної реакції або термічного розкладання. Оборотне гідрування системи Pd-H було досліджено Т. Гремом понад 100 років тому. В даний час досліджено велику кількість систем Ме-Н, які поглинають велику кількість водню, а потім при зміні умов повертають його назад.
Серед альтернативних видів палива в першу чергу слід відзначити спирти, зокрема метанол і етанол, які можна застосовувати не тільки як добавку до бензину, а й в чистому вигляді. Їх головні переваги - висока детонаційна стійкість і хороший ККД робочого процесу, недолік - знижена теплотворна здатність, що зменшує пробіг між заправками і збільшує витрату палива в 1,5-2 рази в порівнянні з бензином. Крім того, через поганий випаровуваності метанолу і етанолу утруднений запуск двигуна.
Існують два способи застосування спирту в якості пального для автомобільних моторів - при частковій (до 20%) і при повній заміні бензину і дизельного палива. Високі антидетонаційні якості визначають переважне використання спирту в двигунах внутрішнього згоряння з примусовим (іскровим) запалюванням.
Дизель і спирт
Адаптувати дизельний мотор для спалювання в його циліндрах спирту набагато складніше. Дослідження показали, що дизель працює на етанолі практично бездимний. У порівнянні з роботою на дизельному паливі викид NOx знижується, що є результатом зменшення температури внаслідок підвищеної теплоти випаровування етанолу. Викид СО такий же, як у бензинового ДВС, викид СН відносно високий, однак може бути радикально знижений при застосуванні найпростішого окисного нейтралізатора. При переході на дизельне пальне димність і витрата палива у переобладнаного дизеля значно вище, ніж спочатку. Об'ємна витрата у етанолу майже в 2 рази більше, ніж у дизельного палива, що є наслідком його більш низькою теплоти згорання, а питома приведена витрата лише трохи вище.
Після переобладнання двигуни можуть працювати на метанолі, етанолі, стиснутому і зрідженому природному газах.
Етанол (С2Н5ОН) - винний, або питний спирт, який є найважливішим представником одноатомних спиртів. Ця безбарвна рідина, яка змішується в будь-яких співвідношеннях з водою, спиртами, ефірами, гліцерином, бензином та іншими органічними розчинниками, горить безбарвним полум'ям. Етанол, володіючи високим октановим числом і енергетичною цінністю, є відмінним моторним паливом. Для отримання бензину АІ-95 потрібно додати в бензин АІ-92 близько 10% етанолу.