химический каталог




Применение водорода для автомобильных двигателей

Автор А.И.Мищенко

торов при условии хранения на борту автомобиля 2,5 кг воД°-

66

рода, необходимого для обеспечения пробега З50'км автомобиля ГАЗ-24, работающего на смеси бензина с водородом.

При оценке возможности применения того или иного гидрида в качестве аккумулятора водорода для транспортной энергетической установки с ДВС основным условием является выделение необходимого количества водорода из гидрида на всех режимах работы двигателя.

Среди металлогидридов имеют место как экзотермические гидриды, выделяющие водород при подводе к ним тепла, так и эндотермические, выделяющие водород при условии их охлаждения. Первые являются более целесообразными для применения в транспортных энергоустановках с ДВС, поскольку для выделения водорода из них может быть использована энергия, выносимая в систему охлаждения двигателя, и энергия ОГ. Применение эндотермических гидридов потребовало бы установки дополнительной системы охлаждения с соответствующим энергопотреблением. Гидриды FeTi—Н2; Mg2Cu—Н3; Mg2Ni— Н4 и Mg—Н2 как наиболее перспективные для транспортных энергетических установок с ДВС относятся к экзотермической группе, поэтому целесообразно провести анализ энергетического баланса на базе этих гидридов. Для низкотемпературного гидрида FeTi—Н2 может быть использована как энергия, выносимая в систему охлаждения, так и энергия ОГ, а для высокотемпературных гидридов — только энергия ОГ, так как изотерма равновесного давления водорода над гидридом, соответствующая 1,5 МПа, находится в пределах 250—300 °С. В общем виде энергобаланс автомобильной энергоустановки с гидрид-ным аккумулятором водорода может быть представлен таким образом;

ПОДВОД

H2-f Me ¦+ MeH2 + Qs Qs -f MeH2 -у Me + Н2-

отвод

1 моль Н2 + 1/2 м°ля 02 -> 1 моль Н20 -f 246 кДж

*/3 система охлаждения

Чз ОГ

*/з полезная работа

97

Независимо от типа гидрида и способа подвода энергии для лю-бого режима работы двигателя должно выполняться следующее условие:

AQ = Qa-Qs>0, (4.5)

где <2Д — энергия, выносимая из ДВС в систему охлаждения или с ОГ; Qs — энергия, подводимая к гидриду для выделения необходимого количества водорода.

Проведен анализ для системы с низкотемпературным гидридом FeTi—Н2 и подводом энергии из системы охлаждения двигателя. Расход энергии в водородном двигателе на единицу мощности составляет в среднем 125 кДж/кВт • ч, или 104 г Н2/кВт • ч. По экспериментальным данным с охлаждающей жидкостью система охлаждения передает в окружающую среду в среднем 20 % введенной с топливом энергии, т. е. примерно 25 кДж/кВт • ч.

В то же время для выделения необходимого количества водорода, считая, что q5 = 14 920 кДж/кг Н2, надо подвести 15 кДж/кВт • ч, что составляет примерно 60 % энергии, отдаваемой двигателем в систему охлаждения. Таким образом, низкотемпературный гидрид FeTi—Н2 может эффективно работать в теплообменном контуре с системой охлаждения двигателя, обеспечивая выделение водорода в необходимых количествах при давлении до 1,0—15 МПа. Кроме этого, подобная система в результате отбора энергии из системы охлаждения гидридом позволяет уменьшить площадь радиатора охлаждения на 60 %.

В системах с низкотемпературным гидридом и подводом энергии от ОГ не может быть недостатка в энергии, поскольку с ОГ двигателя выносится в среднем около 40 % энергии топлива, что составляет около 50 кДж/кВт • ч, в то время как удельная энергия десорбции водорода составляет всего лишь 15 кДж/кВт • ч. Избыток энергии может быть легко погашен путем регулирования расхода ОГ через гидридный аккумулятор.

Энергия образования (энергия десорбции) высокотемпературных гидридов магниевой группы (30—39) 103 кДж/кг Н2, что более чем в 2 раза превышает энергию десорбции низкотем- ' пературных гидридов. Несмотря на это, энергия ОГ достаточна для выделения необходимого количества водорода. Как было показано выше, она составляет 50 кДж/кВт • ч, а энергия де1 сорбции даже для гидрида Mg—Н2 (самого энергоемкого) » превышает 40 кДж/кВт • ч. На первый взгляд кажется, чт^ никаких проблем для применения высокотемпературных гидридов в качестве аккумуляторов водорода для транспортных ДВС не существует. Это происходит потому, что в приведенном

балансе не учтена рабочая температура гидрида. Поэтому при зНализе баланса энергии необходимо рассматривать не полную энергию ОГ, а располагаемую, т. е. когда температура ОГ оавна или выше изотермы гидрида при заданном равновесном давлении водорода. Для ДВС с внешним смесеобразованием рабочее давление водорода в системе питания не должно быть [,,,же о,1—0,15 МПа, при внутреннем смесеобразовании с подачей водорода на такте впуска оно должно быть не менее 0,3— 0,4 МПа и при внутреннем смесеобразовании с подачей водорода на такте сжатия — не менее 1,5 МПа.

Уточненная оценка возможности применения того или иного гидрида в качестве аккумулятора водорода для транспортной энергетической установки может быть проведена по методике, приведенной в работе [28]. Суть методики заключается в сравнении располагаемой энергии ОГ, подсчитанной по их температуре

страница 33
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

Скачать книгу "Применение водорода для автомобильных двигателей" (1.58Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить столовый набор приборов на 12 персон
ремонт машины присоской
диагностика и заправка кондиционера автомобиля цена
Газовые котлы Ariston CLAS 28 ff ng

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)