Топливные элементы - реальная альтернатива двигателям внутреннего сгорания

// // Интересное в сети //

Основным потребителем ископаемого углеродного сырья является нефтеперерабатывающая промышленность, производящая топливо для автомобильного транспорта. Рост количества автомобилей ведет к увеличению потребления бензина и солярки. Сжигание больших объемов углеводородных носителей в свою очередь ведет к обострению экологических проблем, а на фоне ограниченности мировых запасов нефти и природного газа заставляет активно искать нестандартные пути решения этой проблемы.

Снижение потребления топлива за счет совершенствования двигателей, применение гибридных силовых установок и биологического горючего не позволяет решить вопрос кардинально, а лишь откладывает его на будущее. Перспективы развития автомобильного транспорта практически все ведущие специалисты связывают с применением электромотора в качестве силового агрегата. Современная промышленность уже давно выпускает двигатели с нужными параметрами, главная сложность состоит в отсутствии надежных источников питания для них.

Заменить все транспортные средства мирового парка автомобилей с ДВС на электромобили в принципе невозможно из-за превышения суммарной их мощности над возможностями мировой энергетики. Применение же машин с гибридными силовыми установками опять же полумера для переходного этапа. Единственной реальной альтернативой автомобилю с двигателем внутреннего сгорания является электромобиль с топливными элементами.

В таких устройствах происходит прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую, минуя малоэффективные процессы сжигания и трансформации в механическую работу. В устройстве топливного элемента реализован принцип разделения потоков горючего и кислорода, что служит его окислителем. В качестве топлива может применяться водород или метанол, который подается на анод, соответственно на катод подается воздух.

Основой топливного элемента является мембрана, изготовленная из углерода с нанесением тонкого слоя платины или ее сплавов, которые выполняют роль катализатора химической реакции. Молекулярный водород отдает во внешнюю электрическую цепь электроны, а протоны свободно проходят сквозь рабочее тело мембраны. На отрицательном электроде происходит соединение двух протонов с атомом окислителя и двумя электронами, в результате чего происходит образование одной молекулы воды.

Таким образом, выхлоп топливного элемента представляет собой чистый пар. Широкое применение такой технологии позволит прекратить выбросы вредных веществ, что происходят в настоящее время во все возрастающих количествах. Однако прежде чем приступить к промышленному выпуску транспортных средств с такими силовыми установками человечеству нужно будет решить ряд организационных и технических вопросов.

Вот только некоторые из них, из курса школьной химии известно, сто водород является легко воспламеняемым и летучим газом, его хранение и транспортировка, связаны с высокими рисками возгорания. Воздушно-водородная смесь в определенных пропорциях крайне взрывоопасна. Ученые ведут активные поиски материалов для создания надежных хранилищ для такого топлива и уже есть экспериментальные образцы. Другой вопрос, что стоимость их высока.

Помимо решения технических и технологических задач, необходимо создание совершенно новой инфраструктуры заправочных станций для этого вида топлива, а главное добычи водорода в нужных масштабах. Научная мысль не стоит на месте и появление транспорта с водородными силовыми установками дело не такого уж и далекого будущего.