Napęd na wodór

Pod tym hasłem kryją się różne rozwiązania. Poniżej garść informacji na ten temat (źródła internetowe), przy czym należy podchodzić z dystansem do haseł typu "samochód na wodę" (to dziennikarski skrót myślowy) oraz do zachwytów nad takimi rozwiązaniami. Przynajmniej dla ekologii liczy się ogólny bilans energii, zanieczyszczeń i kosztów, a nie jednostkowy czy lokalny efekt. Ta technologia jest w rozwoju i na obecnym etapie nie spełnia jeszcze oczekiwań ekonomicznych. [LK].

Napęd wodorowy w samochodach
W związku z kurczącymi się zapasami ropy naftowej, wodór stanowi alternatywne źródło energii aby pokryć ciągle wzrastające zapotrzebowanie na nośniki energii. Eksperci wychodzą z założenia, że w przyszłości wodór jako nośnik energii będzie spełniał tą samą rolę co dzisiejsze silniki benzynowe (gaźnikowe) czy napędzane olejem napędowym. Przy napędzie wodorowym budowa silnika zasadniczo nie różni się od tradycyjnego współczesnego silnika. Za to z reguły zbiornik na paliwo wodorowe posiada dwie ścianki specjalnie izolowane a pojemność wynosi około 150 litrów. Do przechowywania płynnego wodoru czy płynnego metanu generalnie stosujemy ciśnieniowe zbiorniki. W obecnie stosowanych zbiornikach na wodór temperatura przechowywania wynosi -253 0C i ciśnienie 5 bar. Sensory które służą do wykrywania wodoru i powodują bezpośrednie oddzielenie wodoru od zbiornika z wodorem mają pierwszorzędne znaczenie. W przypadku pojazdów BMW wskazówka urządzenia ostrzegającego o obecności gazu zamontowana jest w drzwiach.
 

Samochód na wodę
Piotr Cieśliński

Wlewasz do baku kranówkę i jedziesz w siną dal. Zdaje się, że to wizja równie porywająca, co absurdalna. Ale zdaniem amerykańskich fizyków można ją zrealizować

Woda może być źródłem znakomitego paliwa. W każdej cząsteczce H2O są uwięzione dwa atomy wodoru - gazu łatwopalnego stosowanego m.in. do rozpędzania amerykańskich promów kosmicznych i europejskiej rakiety Ariane. Wielu ma nadzieję, że wodór będzie paliwem przyszłości dla samochodów, bardziej ekologicznym niż dzisiejsze benzyny i oleje napędowe. Produktem spalania wodoru jest bowiem para wodna.

Wystarczy więc wlać wodę do baku i uwolnić z niej pożyteczny wodór. Tylko jak? Jeden ze znanych od lat sposobów, tzw. proces elektrolizy, wykorzystuje do tego prąd. Niestety, mnóstwo prądu. Nawet gdybyśmy mieli w aucie odpowiednio silny akumulator, to już lepiej od razu połączyć go z silnikiem elektrycznym, niż użyć do rozdzielania cząsteczek wody.

Pozyskiwanie wodoru za pomocą elektrolizy miałoby sens tylko w elektrowniach, gdzie jest dostęp do taniego prądu. Potem jednak należałoby ten gaz jakoś dostarczać do aut, a to nie takie proste. Wodór trudno się przechowuje i transportuje. Żeby utrzymać go w stanie ciekłym, trzeba go zmrozić, a jako gaz ma dużą objętość i łatwo ulatnia się nawet z hermetycznych zbiorników. Poza tym trzeba z nim postępować ostrożnie, bo jego mieszanka z powietrzem jest wybuchowa - jedna iskra i w 1937 r. z tego powodu doszczętnie spłonął w pobliżu Nowego Jorku napełniony wodorem sterowiec Hindenburg.

O te trudności rozbijają się dziś marzenia o wykorzystaniu wody, której na Ziemi w bród, do produkcji wodorowego paliwa. Jednak naukowcy z Purdue University w USA twierdzą, że potrafią je pokonać. - Wiemy, jak produkować wodór bezpośrednio w aucie. Unikniemy kłopotów z jego przechowywaniem, bo będziemy go uwalniali z wody w dokładnie takiej ilości, jakiej potrzeba do spalania w silniku - twierdzi prof. Jerry Woodall.

Metoda wykorzystuje glin, najbardziej rozpowszechniony metal w przyrodzie (z innych pierwiastków w skorupie ziemskiej więcej jest tylko krzemu i tlenu). Ze stopów glinu - czyli popularnego aluminium - od lat robi się niemal wszystko: kadłuby samolotów, konstrukcje budowlane, folie, cysterny, łyżki i garnki.

Paliwo w pastylkach

Glin niezwykle łatwo się utlenia i bardzo chętnie wchodzi w reakcję z wodą - kradnie jej atomy tlenu i uwalnia wodór. Aluminiowe przedmioty nie ulegają korozji tylko dlatego, że na ich powierzchni błyskawicznie tworzy się cieniutka warstewka tlenku glinu, która nie przepuszcza głębiej tlenu ani wilgoci z powietrza.

Ta ochronna bariera pęka jednak, kiedy do aluminium dodamy trochę galu, pierwiastka używanego dziś w przemyśle elektronicznym. Prof. Woodall zauważył to wiele lat temu, jeszcze w latach 60., kiedy pracował nad produkcją nowych półprzewodników. - Czyściłem tygle po ciekłych stopach galu i glinu. Kiedy wlałem wodę, od razu zabulgotało i zaczął ulatniać się wodór - opowiada.

Idea jest więc niezwykle prosta. Wystarczy wozić w samochodzie pastylki wykonane ze stopu glinu i galu. Kiedy polejemy je wodą, zacznie się z nich uwalniać wodór. Aż cały glin przereaguje i zamieni się w tlenek. - To nie jest bezużyteczny odpad, bo zarówno gal, jak i glin można odzyskać, stopić z nich znowu pastylki i z powrotem zastosować w samochodzie - mówi naukowiec. Jego zdaniem kalkulacje wskazują, że taki system nie byłby droższy niż obecne paliwo z ropy naftowej.

Co więcej teraz, spalając ropę, bezpowrotnie ją tracimy. Tymczasem samochody pomysłu Woodalla używałyby materiałów krążących w obiegu zamkniętym. Recykling aluminium mógłby odbywać się w specjalnych zakładach. W autach trzeba byłoby tylko co jakiś czas wymieniać balast z aluminiowych pastylek (ważący tyle co dodatkowy pasażer) na nowy. Nie byłoby więc żadnych odpadków. Nawet parę wodną - efekt spalania wodoru w silniku lub w ogniwie paliwowym - można by skroplić w baku i znów użyć.

Ile? Za drogo!

Proste? Tylko z pozoru - mówią krytycy, którzy wskazują na słąbe strony tego pomysłu.

Po pierwsze, recykling aluminium to bardzo kosztowny proces, który zżera sporo prądu. I nie jest obojętny dla środowiska. Sceptycy twierdzą, że w bilansie należy uwzględnić ropę lub węgiel, które trzeba dodatkowo spalić w elektrowniach, żeby dostarczyć konieczny prąd. Kiedy jeszcze doliczymy dwutlenek węgla, jaki wydziela się w procesie produkcji aluminium, to cały cykl może nie być bardziej ekologiczny od działalności przemysłu petrochemicznego.

Naukowcy z Purdue University bronią się, że energia konieczna do odzyskania aluminium może przecież pochodzić z czystych elektrowni - jądrowych, wiatrowych lub słonecznych.

Innym problemem jest to, że niezbędny dodatek - gal - jest drogi. Prof. Woodall twierdzi jednak, że nie potrzeba go dużo. Poza tym on również ma być recyklingowany.

- To nie są zbyt wielkie koszty w zamian za całkowite wycofanie z użycia w transporcie samochodowym paliw kopalnych - twierdzą naukowcy.

Więcej szczegółów o pomyśle naukowców z Purdue University: http://hydrogen.ecn.purdue.edu/ 

Piotr Cieśliński, 2007-06-12

patrz dyskusja na temat tego artykułu -  forum http://www.wysokieobroty.pl/auto/1,48316,4217302.html
 

Japończycy skonstruowali samochód na wodę

Japońscy konstruktorzy zaprezentowali samochód na wodę. Twierdzą, że auto jest mało kłopotliwe i nie emituje ani trujących pyłów, ani dwutlenku węgla.

Samochód jest mały, niewiele większy od Fiata 126p. Energii dostarcza wewnętrzny generator, który potrzebuje wyłącznie wody. Urządzenie rozkłada ją na wodór i tlen i to właśnie wodór staje się paliwem - mówi szef zespołu konstruktorów z firmy Genepax, Kiyoshi Hirasawa. Najważniejsze w naszym samochodzie jest to, że nie wymaga on zewnętrznego źródła zasilania - dodaje Hirasawa.

Zdaniem producenta może być to woda mineralna, z kranu, albo nawet deszczówka. Litr wody wystarczy, by samochód jeździł przez 60 minut z prędkością 80 kilometrów na godzinę. Konstruktorzy nie mówią jednak na czym polega fenomen taniego rozkładu wody bez dostarczania energii z zewnątrz. Szczegóły techniczne i faktyczny koszt utrzymania samochodu pozostają więc na razie tajemnicą.

Rafał Motriuk
A A A IAR | dodane 2008-06-14
z http://wiadomosci.wp.pl/kat,8771,wid,10054918,wiadomosc.html?ticaid=1642a
 

Honda FCX lekiem na drogą benzynę *

Samochód na wodę już w sprzedaży
To nadzieja nie tylko dla zmotoryzowanych, którzy skarżą się na wysokie ceny paliw. To także dobra wiadomość dla wszystkich ludzi, którym zależy na czystej atmosferze. Bo honda FCX Clarity, która dziś trafia do sprzedaży, napędzana jest prądem wytwarzanym z pierwiastków zwykłej wody - wodoru i tlenu. Jej spaliny to... zwykła para.

Nie oznacza to jeszcze, że do baku samochodu wlejemy zwykłą kranówkę. Nowa honda co prawda tlen czerpie z powietrza, ale wodór ze specjalnych kontenerów. Niestety na razie stacje z takimi kontenerami będą budowane jedynie w USA i w Japonii. To właśnie tam honda FCX zadebiutuje.

Samochód będzie można wziąć w leasing. Raty na razie nie będą wysokie, bo koncern traktuje akcję jako test, który ma sprawdzić, czy samochody sprawdzą się w praktyce. Dla mieszkańców miejscowości objętych testem zostaną wybudowane specjalne stacje tankowania wodorem.

Ogniwa paliwowe hondy FCX Clarity wytwarzają elektryczność w wyniku utleniania wodoru. Do reakcji wykorzystywany jest tlen z powietrza. Powstała energia napędza samochód, a z rury wydechowej ulatują obłoki pary wodnej.

FCX Clarity może rozpędzić się do 160 km/h. Ponad 17-litrowy zbiornik sprężonego wodoru wystarcza na 430 km podróżowania.
16 czerwca 2008  http://www.dziennik.pl/gospodarka/article192896/Samochod_na_wode_juz_w_sprzedazy.html

*PS. tutejszej redakcji

To przykład wspomnianego na wstępie ograniczonego widzenia sprawy. Jak podkreśla dyskusja na forum Dziennika, aby otrzymać wodór z wody, należy zużyć wiele energii elektrycznej w zakładzie produkcyjnym. To kosztuje, wytwarza ciepło i gazy cieplarniane.  Dlatego wodór jeszcze nie może  konkurować (cenowo) z innymi paliwami. Uzyskiwany w przemysłowy sposób na potrzeby przemysłu rafineryjnego, poprzez tzw. półspalanie węglowodorów - też jest najdroższym surowcem używanym w procesach hydrorafinacji...
 

Samochód na wodę [szersze spojrzenie i krótka historia - przyp. LK]
(źródło: artykuły prasowe - gazety Echo Dnia, Giełda Samochodowa - i internetowe)

Instalację do zasilania silnika wodą podobno zbudował Jan Marian Gulak, o którym pisano w gazetach i mówiono w telewizji. W 1997 roku na kieleckiej giełdzie samochodowej zaobserwował dziwne zjawisko. Zauważył, jak w jednym z samochodów pękła gumowa rurka doprowadzająca do silnika wodę z chłodnicy. Woda wylała się na kolektor wydechowy i błyskawicznie zamieniła w parę. Zauważył, że silnik pracował bardzo intensywnie, na wysokich obrotach, bez dodawania gazu. Właściciel auta nie potrafił mu powiedzieć, dlaczego silnik tak pracuje. Także gdy pod koniec lat 90 odwoził żonę na wczasy nad morze, jadąc w bardzo gęstej mgle zauważył, że silnik ma wyjątkowo dużą moc i jest bardzo elastyczny, chociaż wlał jak zwykle to samo paliwo. Doszedł do wniosku, że to musi być zasługa mgły. Mężczyznę zaciekawiło to do takiego stopnia, że zaczął w domu robić doświadczenia. Jak się okazało, silnik dobrze pracował na mieszance powietrza, ropy i gorącej pary wodnej.

Najpierw eksperymentował ze starą Lancią, później z Mercedesem z silnikiem diesla. Przystosował silnik do nietypowego paliwa, uzyskując oszczędności rzędu ok. 20-30% - tyle miała stanowić woda zużywana zamiast paliwa. Woda miedzianymi rurkami (dobrze przewodzącymi ciepło) docierała do kolektora wydechowego. Kolektor ogrzewał przepływającą wodę i zamieniał w parę wodną. Potem docierała do kolekta ssącego i była zasysana do cylindra.

Wg kilku artykułów prasowych jak i domysłów samego eksperymentatora w cylindrze niby miał następować proces rozbicia pary wodnej na tlen i wodór, podawano też mocno zawyżone procentowe wartości wody w stosunku do paliwa. Jednak eksperymenty z użyciem wody w silnikach spalinowych był robione już znacznie wcześniej i nie jest to nowy pomysł. Nie ma tu rozkładu wody na wodór i tlen, ale mimo to istnieje możliwość oszczędzenia paliwa i zastąpienie go w części wodą.

Rozwiązanie z podawaniem wody było stosowane m.in. w niektórych niemieckich i amerykańskich samolotach z II WŚ. Instalacja wtrysku wody w samolotach (silniki benzynowe) była stosowana w celu gwałtownego, chwilowego podniesienia mocy silnika np. podczas walki, gdy trzeba było "pójść pionowo w górę". Działało to jak dzisiejsze instalacje NITRO lub NOS, jednak stała praca silnika w taki sposób doprowadzała do jego szybkiego zużycia ze względu na zbyt wysoki stopień sprężania. Woda pełni tu rolę jakby "wypełniacza", coś jakby połączyć silnik spalinowy i parowy - woda zmieniając swój stan na parę absorbowała energię oddając ją podczas suwu pracy, co pozwalało na zwiększenie stopnia sprężania bez wzrostu strat i bez spalania stukowego - większa kompresja, większe ciśnienie i w rezultacie większa moc. Podtlenek azotu w instalacjach NITRO NOS rozkłada się na tlen i azot, z tym, że następuje to przy udziale bardzo małej porcji energii, woda natomiast wiąże ogromną jej ilość i "trudno" ją rozłożyć, podobnie jak dwutlenek węgla, tak więc nie ma tu rozkładu pary na wodór i tlen.

Jednak zamiast zwiększać do maksimum moc, można ją utrzymać na normalnym poziomie, a zmniejszyć ilość podawanego paliwa jednocześnie wtryskując wodę celem uzyskania tej samej mocy, co przy większych dawkach paliwa. Do tego można zamienić wodę w parę wykorzystując ciepło spalin z kolektora wydechowego, które i tak by uleciały w powietrze. Ponadto silniki diesla lepiej znoszą zwiększanie sprężania, technologia posunęła się naprzód od czasów II WŚ, w której to tłokowe silniki lotnicze były przecież projektowane, by uzyskać maksimum mocy przy najlżejszej wadze, tak więc jeszcze większe sprężanie "wyżyłowanych" już silników odbijało się zmniejszaniem ich trwałości.

Parę lat temu pomysł powrócił na nowo. Obecnie (2007 r.) w Polsce można założyć tego typu instalacje do samochodu. Otóż w wyniku podpisanej umowy o wzajemnej współpracy z firmą Nowe Technologie Ekologiczne Sp. z o.o. (NTE) firma EMCCO Research pozyskała na zasadzie wyłączności prawa do dystrybucji systemów ONsteam (produkcji NTE) do konwersji silników Diesla. Te systemy przez wprowadzenie do komory spalania pary wodnej pozwalają na uzyskanie oszczędności w zużyciu paliwa do 20-30%, przedłużenie czasu eksploatacji silnika, redukcję emisji szkodliwych substancji do atmosfery oraz wzrost mocy silnika. Systemy te przeznaczone do samochodów osobowych, ciężarowych, autobusów, traktorów, lokomotyw i innych pojazdów lub maszyn napędzanych silnikami Diesla, są instalowane przez specjalnie przeszkolonych mechaników w autoryzowanych warsztatach montażowych w kraju. Stosując sterowaną elektronicznie instalację kierowca panuje cały czas nad silnikiem diesla, który pracuje pod względem wibracji podobnie do silnika benzynowego o podobnej mocy. Efektem tego rozwiązania jest też większa kultura pracy silnika, ale także intensywne ograniczenie emisji CO2, minimum o 30% w stosunku do innych metod spalania paliwa. Jednocześnie, następuje redukcja innych pierwiastków i związków szkodliwych dla środowiska w emisji spalin.

EMCCO Research prowadzi obecnie (2007 r.) rekrutację warsztatów montażowych do ogólnopolskiej sieci dystrybucyjno-montażowej NTE ONsteam, które po odpowiednim przeszkoleniu i certyfikacji w Centralnej Stacji Wzorcowej NTE we Wrocławiu, rozpoczną instalowanie systemów ONsteam. Więcej informacji na stronach: www.on-steam.com oraz www.nte.biz.pl. Oczywiście, nie powinno być problemu z połączeniem wyżej opisanego zasilania silnika na parę z instalacją zasilania silnika Diesla na olej roślinny.

W pewnym sensie podobne rozwiązanie do opisanego powyżej, jednak bardziej nowoczesne, zastosowali japończycy – oczywiście mieli nieporównanie większe środki finansowe na swój pomysł. W ich samochodzie nie ma mieszanki wody z klasycznym paliwem, ale jest woda z wodorem. H.A.W. System (H.A.W. = Hydrogen + Air + Water = Wodór + Powietrze + Woda) - tu wyeliminowano konwencjonalne paliwo. Najpierw dostarczany jest do cylindra wodór, w chwilę potem wtryskiwana jest woda i następuje zapłon - pod wpływem spalania wodoru woda zamienia się w parę pod wysokim ciśnieniem. Jest to swego rodzaju hybryda silnika spalinowego na wodór z silnikiem parowym. Próby są bardzo zaawansowane, a krótki reportaż z japońskiej telewizji możecie obejrzeć na poniższych filmach. Samochód tam prezentowany rozwija prędkość 180 km/godz.

Film 1 i strona angielskojęzyczna projektu: http://www.haw-system.jp/English/indexE.html

Film 2 z napisami po angielsku: http://www.haw-system.jp/e-kibun.html

Oczywiście są jeszcze inne rozwiązania próbujące zastosować wodę do zasilania silników spalinowych. Np. firma Hydrogen Technology Applications http://hytechapps.com/company/contact także pracuje nad samochodem na wodę - prototyp już jeździ. Film na temat ich prac można znaleźć tutaj:

Urządzenia produkowane przez Hydrogen Technology Applications do wytwarzania specyficznego gazu z wody można kupić lub wypożyczyć za odpowiednią opłatą. Patenty dotyczące urządzeń Hydrogen Technology Applications znajdziecie tutaj. Klikając na ich nazwy tytułowe znaleźć można rysunki i opisy po angielsku.

Innym ciekawym urządzeniem, lecz nie wiadomo czy realnym, budowanym przez hobbystów w wielu krajach do zasilania kosiarek, spalinowych generatorów elektrycznych, ciągników, samochodów jest wielopaliwowy generator mogący podobno zasilać silniki czterosuwowe na mieszance nawet 20% węglowodorów (np. benzyna, olej napędowy, nafta itp.) i 80% wody. Bardzo wiele filmów, schematów tego urządzenia i linków do innych stron związanych z tym reaktorem znajdziecie na stronie http://jlnlabs.imars.com/bingofuel/index.htm, a patent tego urządzenia jest tutaj (aby otworzył się należy mieć zainstalowaną przeglądarkę plików *.pdf).

wg http://www.darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/ekoauto/woda.html  - tam dużo dalszych materiałów.
 

cdn.