Водородный генератор для автомобиля

Водородный генератор-это вид оборудования, при правильной установке которого можно снизить расхода топлива мотоцикла, легкового или грузового автомобиля, а также сократить количество вредных выбросов в атмосферу. При помощи батареи питания и генератора постоянного тока вода разлагается на кислород и водородный газ (HHO), который попадает в двигатель и потом выделяется в атмосферу. HHO улучшает качество сгорания топлива в цилиндре двигателя, увеличивает мощность автомобиля, очищает старые двигатели от отложений кокса, снижает количество вредных выбросов и расход топлива от 25%. Такой водородный генератор не трудно сделать самому, и детали стоят не слишком дорого.

Работу генератора можно оценить положительно, если он производит от 1.7 до 2.0 литров HHO газа в минуту при соответствующей токовой нагрузке.
Предупреждение: Если Вы решили использовать водородный генератор, Вы полностью несете за это ответственность. Ни сайт, ни автор этой статьи не несут ответственность за причиненный при использовании водородного генератора ущерб. Относительную безопасность при работе с генератором данного образца можно гарантировать только при условии, что Вы будете следовать нашим инструкциям. Только Вы несёте ответственность при работе с генератором.

Обеспечение безопасности
Прежде чем мы опишем принцип сборки генератора, Вы должны точно представлять себе, в каких целях Вы собираетесь использовать генератор.Если Вы решили сделать себе просто очень экономный транспорт прочтите статьювнимательно. Во-первых, HHO газ взрывоопасен. Если бы газ не имел этого свойства, он не способствовал бы снижению количества топлива на единицу пробега Вашего транспортного средства. Обращение с HHO газом требует внимательности и осторожности. Нужно точно убедиться, что газ поступает именно в двигатель и никуда более. Для этого нужно помнить несколько основных моментов. Во – первых, генератор должен производить водород, только когда двигатель запущен. Чтобы предотвратить аварийные ситуации, следует отключать питание от генератора. Однако, наличие устройства ручной системы переключений «включить/выключить» недостаточно , когда речь идёт о безопасности- можно забыть выключить подачу газа в двигатель. В этот момент генератор будет производить газ, который будет поступать в заглушенный двигатель. Когда мотор выключен, вы должны быть уверены, что генератор тоже выключен. Вместо того, чтобы напрямую соединить генератор и замок зажигания рекомендуется соединить стандартное автомобильное реле и датчик давления масла , тогда всё напряжение пойдёт на реле. Электропитание топливного насоса отключается автоматически, когда ключ зажигания отключен, это позволяет отключить питание от генератора.

На данном рисунке показано соединение HHO генератора. Между аккумулятором и проводкой устанавливается плавкий предохранитель или выключатель.

Вы можете использовать выключатель и светодиодный индикатор в сочетании с токоограничивающим резистором номиналом 680 Ом, индикатор может быть подключён напрямую к выключателю. Индикатор должен быть установлен внутри машины на передней панели машины.

Т.к контакты нормально замкнуты , они шунтируют светодиод , и поэтому он не горит. Если выключатель выключен, тогда лампочка индикатора будет загораться, чтобы показать, что выключатель работает.
Вы может видеть, что в генераторе содержатся металлические пластины, и электричество, проходя между пластинами через воду внутри генератора, вызывает реакцию трансформации воды в газ HHO. Одним из самых важных предохранительных устройств является барбарер (водяной клапан).

Здесь представлена модель сборки барборера. В нём находится емкость для воды. ННО газ проходит через дно барборерра и выходит на поверхность, газ скапливается на поверхности воды и затем поступает в двигатель через выпускную трубу, находящуюся над поверхностью воды. Чтобы предотвратить возможность попадания газа в двигатель, когда он выключен или охлаждается, в трубку между генератором и барборером устанавливается проточный клапан. Если в двигателе возникло возгорание, барборер препятствует распространению огня обратно через трубку и возгоранию газа в генераторе. Если генератор сделан с плотно закрытой, а не закручивающейся крышкой, то когда произойдёт возгорание газа и огонь пойдёт обратно в генератор, тогда он только выбьет крышку барборера и пламя остановится.

Барборерр –это дешёвое, простое устройство, которое следует установить. Он также позволяет освободить газ от испарений электролита, перед тем, как газ попадёт в двигатель.
Вы должны заметить, что провода, идущие к пластинам внутри электролизёра, соединяются ниже ватерлинии (линии уровня воды)внутри генератора. Это сделано , для того чтобы снизить возможность саморазьединения соединений при работе устройства и появления искрового заряда в заполненном HHOгазом пространстве выше уровня воды, соединение должно находится ниже ватерлинии настолько , насколько это возможно, чтобы предотвратить опасную ситуацию.

Водородный генератор сделан из полихлорвиниловой (PVC )трубы диаметром 10 см, двух крышек, нескольких металлических пластин, лент и других частей. Почти каждый может справиться со сборкой такого водородного генератора. Пластиковая трубка присоединяется к внешней стороне генератора, чтобы показывать уровень воды внутри генератора. Другое приспособление –это вставка, которая просматривается через барборер , она присоединяется к генератору и показывает движение газа из генератора.

Сборка барборера
В генераторе используется крепление из нержавеющей электростали, которое вы можете приобрести в любом магазине бытовой техники, и полоски (лента) из нержавеющей стали. Вы можете нарезать полоски из листа металла, Вы также можете вырезать их из ручек столовых приборов.

Пластины обшивки скреплены в группу из 8 близко расположенных пар. Вам нужно просверлить отверстия до диаметра, который подойдёт к размеру нейлоновых болтов.
Активные поверхности пластин – поверхности, которые находятся на расстоянии 1.6 миллиметра друг от друга, следует отшлифовать наждачной бумагой. Для этого поверхности расчерчены по x-образцу (шаблону), используется крупнозернистая наждачная бумага 36 степени зернистости.

Благодаря шлифовке наждачной бумагой образуются маленькие выемки с острой кромкой, которые целиком покрывают сторону каждой из пластинок. Находясь на такой поверхности, пузырьки HHO газа легко отделяются от неё, после образования. Это повышает площадь используемой поверхности пластины примерно на 40%. Если на пластинах генератора останутся отпечатки пальцев, то тем самым Вы уменьшите рабочую поверхность пластины, и это значительно приостановит генерацию газа. При работе с пластинами вам следует надевать чистые резиновые перчатки или очищать пластины от жира и пыли. Для этого протрите их хорошим растворителем, а затем смойте его дистиллированной водой. Однако, лучше всего использовать перчатки, т.к. постоянное использование химических растворов при очитке нежелательно для поверхностей из нержавеющей стали.

Набор из нержавеющих пластин монтируется внутри трубы диаметром 100 мм. Труба превращается в подходящий контейнер благодаря использованию полихлорвинилового клея. Клей нужен, чтобы защитить концевую пробку и закручивающуюся пробку на другом конце. Затем в контейнер вставляется газоснабжающая трубка, которая соединяется с коленом, расположенным на верхней крышке. На крышке просверлены 2 отверстия, чтобы соединить пластины и закрепить их болтами, как показано на предыдущем рисунке.

Мы должны убедиться, что наборы пластин плотно соединены с электрическими проводами, оба крышечных болта из нержавеющей стали расположены на более толстой горизонтальной части крышки и надёжно закреплены. Резиновая шайба или силиконовый герметик могут быть использованы в качестве уплотняющего материала на внешней стороне крышки. Можно также использовать шайбы из нержавеющей стали, на одной стороне которых есть резиновая вставка.

Т.к лента из нержавеющей стали, соединяющая пластины генератора с отрицательным выводом аккумулятора, присоединяется к центральной части набора пластин, необходимо её немного согнуть. Угол изгиба не важен, но лента должна занимать вертикальное положение, когда она соприкоснётся с электрическими пластинами.

В крышке нужно высверлить 2 крепёжных отверстия диаметром 8мм, чтобы вставить пластиковые болты для крепления пластин.
После года постоянного использования эти пластины останутся сияющими и не будут разрушены коррозией благодаря правильному использованию частей из нержавеющей стали. Две ленты были сделаны, чтобы прикрепить набор из пластин к закручивающейся крышке генератора. Эти ленты были вырезаны из кухонных инструментов или листа стали, они присоединяются к трём пластинам. Внешняя лента идёт через нижний конец набора пластин, который является основой пластин, и соединяется с обеими наружными пластинами, как показано на рисунке.

 

Пластины закреплены двумя болтами, которые вставляются в крепёжные отверстия на пластинах. Расстояние между каждой из 8 пар должно быть 1.6 мм. Это расстояние получается в результате использования шайб между парами. Важно, чтобы расстояние между парами было именно 1.6 мм, т. к. оно считается оптимальным для образования водорода в электролизёре. Соединение батареи необычно, т.к при этом некоторые пластины остаётся несоединёнными. Эти пары пластин называются нейтральными, они будут способствовать образованию газа, даже, несмотря на то, что они не подключены с помощью электрического соединения. Стальные гайки между пластинами заменяют в некотором роде электрическое соединение между пластинами. Набор пластин, сделанный таким образом, не требует слишком больших затрат, он компактен и надёжен.

Вы также можете сделать набор пластин из плоских листов стали, гофрированного нержавеющего металла или купить пластины в магазине.

Пластины прикреплены к закручивающейся крышке на верхней части генератора болтами, такой способ крепления способствует возникновению электрического соединения с болтами на наружной части крышки и в то же самое время обеспечивает герметическую изоляцию отверстий.
Другой важный момент — ленты, соединяющие крышку и набор пластин, должны быть изолированы, так чтобы ток не шёл между ними через водяной раствор электролита. Ленты, находящиеся под пластинами, тоже должны быть изолированными. Для изоляции лучше всего подходят термоусадочная упаковка. Если ни один из этих вариантов Вам не подходит, то вы можете обмотать пластины изоляционной лентой. Если Вы используете изоляционную ленту, то должны плотно наматывать её на пластины, немного растягивая её по мере того как Вы наматываете её. Та часть, которая находится под крышками, должна быть изолирована перед тем, как пластины будут собраны.

На хлорвиниловом корпусе для генератора расположены два коленных соединения, прикреплённых к корпусу; между трубами прикреплена часть трубы из прозрачной пластмассы, чтобы уровень воды внутри можно было определить, не открывая крышку. Если пространство ограничено, вы можете установить барборер отдельно.

Резьба колен труб диаметром 13 миллиметров, которые согнуты под углом 90 градусов, и расположены на концах трубы бароборера диаметром 2,54 см, заполнена силиконом. Это позволяет им служить дополнительным устройством для снятия давления, если газ воспламениться. Эта дополнительная деталь генератора нужна для обеспечения вашей безопасности.

При работе с генератором используется гидроксид калия (KOH) или, как его ещё называют, едкий калий. Вы можете использовать пищевую соду, т.к её можно найти почти в каждом доме, однако действие гидроксида калия будет длиться дольше и вода будет прозрачнее.
Для того чтобы количество гидроксида калия в генераторе было достаточным, наполните генератор дистиллированной водой, а затем постепенно в небольших количествах добавляйте гидроксид калия или соду , пока ток через генератор не будет приблизительно на 4 А ниже , чем рабочий ток в 20 А. Это позволяет генератору подогреваться, когда он вырабатывает больший ток, т. к. электролитная вода горячая. Приблизительное количество гидроксида калия — две полные чайные ложки. Очень важно использовать именно дистиллированную воду, т.к. в водопроводной воде есть примеси, которые закупоривают генератор. Нужно быть очень осторожным при работе с гидроксидом калия, т.к. это едкое вещество. Если гидроксид попадёт на кожу, немедленно смойте его большим количеством воды. При необходимости используйте уксус, который является кислотой, он нейтрализует гидроксид. При использовании пищевой соды Вы не столкнётесь с такими неприятностями.
Завершённый генератор выглядит следующим образом:

 

Генератор может быть сделан и из других материалов, которые Вы сочтёте более приемлемыми.

Последний этап – это соединение водородного генератора с двигателем. Обычно генератор устанавливается рядом с карбюратором или корпусом дроссельных заслонок таким образом, что короткая часть трубы может быть использована для соединения генератора с впускным устройством двигателя. Вы можете присоединить генератор к воздушной камере, где находится воздушный фильтр, или установить генератор во впускном канале. Чем ближе к корпусу дроссельных заслонок вы его установите, тем лучше, мы хотим уменьшить объём HHO газа, который находится перед впускной системой. Это сделано из соображений безопасности. Чем короче длина трубы в воздухоприёмнике , тем лучше. Из соображений безопасности, мы хотим ограничить количество открытого (свободного) газа HHO.

Как подключить водородный генератор к электро питанию автомобиля
Используйте провода и электрический кабель, рассчитанный на 20 А постоянного тока, не меньше. В данном случае лучше взять провод, который проводит больший ток; рекомендуется использовать части, которые будут проводить ток в 30 А . Проведите питание через цепь зажигания, так чтобы оно включалось только тогда, когда двигатель заработает. Реле номиналом 30 А следует установить, чтобы предотвратить повреждение цепи зажигания и переключателя, который не рассчитан на ток, превышающий 20 А. Убедитесь, что предохранитель рассчитан на предполагаемый ток (лучше всего на 30 А). Вы также можете использовать тумблер для дальнейшего контроля над системой. Из соображений безопасности можно подвести датчик давления масла к реле, для того чтобы устройство включалось, только тогда, когда двигатель запускается. Всё должно быть прочно. Любое неплотное соединение может спровоцировать выделение искры или высокой температуры и привести к возгоранию, таким образом убедитесь, что все соединения плотные, и будьте готовы часто проверять их , чтобы удостовериться, что все соединения соответствуют технике безопасности.
Заполнение генератора водой
Заполните генератор дистиллированной водой и добавьте туда пищевую соду или гидроксид калия, при использовании пищевой соды Вам придётся проделывать это чаще. Сначала , заполните водородный генератор дистиллированной водой на 6см ниже верхнего края. Добавьте в воду чайную ложку гидроксида калия (KOH), NaOH или соды, затем закройте крышку. На данный момент не следует плотно закрывать крышку. Соедините 12-вольтовый источник питания с разъёмами и подключите к генератору Вашего двигателя. Стремитесь получить ток в 16 А, когда генератор водорода охлаждён. Как только температура воды начнёт повышаться токовая тяга будет увеличиваться на 4 А, пока не достигнет 20 А. Именно по этому Вы должны получить ток в 16 А, когда генератор охлаждён. Если ток будет слишком большим, отлейте немного воды, которая находится внутри и влейте небольшое количество дистиллированной воды. Если ток слишком маленький, добавьте небольшое количество соды или гидроксида калия, пока ток не достигнет 16 А. Если генератор переполнится, то часть водного раствора электролита пойдёт по выпускной трубе, поэтому к генератору присоединена труба, которая показывает уровень водного раствора внутри генератора. Обычно генератор нужно заряжать раз в неделю, это зависит от того, как долго он находится в работающем состоянии. Добавьте дистиллированную воду, затем снова проверьте токовую нагрузку. Вы можете заметить снижение тока, когда Вы добавляете воду, это обычная ситуация. Небольшое количество соды или гидроксида калия испаряется из генератора и накапливается в испарениях, поэтому так часто приходится добавлять соду или гидроксид калия. С помощью воды в барборере HHO газ очищается от примесей. Мы рекомендуем вам установить амперметр, чтобы вы могли следить за током, когда генератор работает.

Установка водородного генератора
Чтобы установить генератор, выберете вентилируемое пространство в моторном отделении или возле переднего бампера перед радиатором. Автомобили отличаются друг от друга, поэтому вам следует выбрать наиболее приемлемый вариант для вашей машины. Для установки лучше всего подойдут пластиковые стяжки, но старайтесь не перетянуть их, иначе хлорвиниловая труба деформируется и треснет. Закрепите нижнюю часть генератора с помощью металлической скобы, используйте две пластиковые стяжки: одну – для верхней части генератора, другую – для нижней.
Из соображения безопасности не устанавливайте генератор в салоне автомобиля.
Выходной шланг и барборер
Барборер должен быть заполнен водой от 1/3 до 1/2. Для барборера подойдет водопроводная вода. Обратный клапан перед барборером предназначен для того, чтобы не допустить попадания воды из барборера обратно в генератор, когда он охлаждается и газ сжимается.
Удостоверьтесь, что уровень воды в барборере достаточный. Недостаточный уровень воды может привести к возгоранию. Вода в барборере служит защитным средством между аккумулированным газом HHO и впускным устройством двигателя. Установите выпускной шланг из барборера как можно ближе к карбюратору или корпусу дроссельных заслонок. Для этого сделайте соединительное отверстие внутри впускной трубы или воздушного фильтра. Шланг должен быть коротким, это делается, чтобы уменьшить количество HHO газа внутри шланга. Рекомендуется использовать 6-ти миллиметровую поликремневую трубу. Ниже представлен список всех деталей, которые потребуются для изготовления водородного генератора и барборера.

Хлорвиниловая труба диаметром 10,16 см 1 труба длиной 30,48 см составляет корпус генератора
крышка для хлорвиниловой трубы 1 Закрывает дно генератора
Закручивающаяся крышка для хлорвиниловой трубы 1 Закрывает верхнюю часть генератора
Выходной патрубок для быстрого соединения, согнутый под углом 90° 13/8” Можно приобрести в магазине бытовой техники
Патрубок для трубы-индикатора уровня воды Можно приобрести в магазине бытовой техники
Труба для индикации уровня воды размером 20,32 см Можно приобрести в магазине бытовой техники
Крышка выключателя из нержавеющей стали 16 Предназначена для соединения пластин
Ленты из нержавеющей стали длиной 30,48 см 2 Можно изготовить из столовых приборов : вилок, ложек
30 см прозрачная поликремневая труба с внутренним диаметром 3/4 дюйма Можно приобрести в магазине бытовой техники
Болты из нержавеющей стали (5/16 дюймов), длиной 1.25 дюймы 2 Предназначены для соединения лент с крышкой
Гайки или шайбы из нержавеющей стали (5/16 дюймов) 6 Предназначены для соединения лент с крышкой
Нейлоновый резьбовой стержень диаметром 5/16 дюймов
Нейлоновый резьбовой стержень диаметром 5/16 дюймов
Нейлоновые шайбы (5/16 дюймов) толщиной 4,06 см 1 упаковка
Нейлоновая(6/6) плоская шайба (5/16 дюймов)
Контргайки(5/16-45,72 см) толщиной 1/4” 20 упаковок
Парубок для барборера, согнутый под углом 90° 2
Предохранительный клапан 1
Труба (1/4 дюйма)
Полихлорвиниловый клей 1 тюбик Желательно такого же цвета как и труба
Неопреновая уплотнительная шайба 2
Обкладка для инструментов Это жидкий пластик, который используется для создания обкладок на ручках инструментов
Светодиод диаметром 10 мм 1 Красный, с клеммой
Резистор номиналом 470 Ом мощностью 0,25 Вт 1 Маркировка на корпусе резистора: жёлтая, фиолетовая, коричневая

Если Вы собираетесь установить водородный генератор в машине, Вам потребуется сенсорный регулятор или устройство контроля впрыска топлива, чтобы обеспечить более жёсткий контроль над системой. Вам также понадобится сенсорный регулятор кислорода.

Если Вы не нашли нужной Вам информации в данном материале, обратите внимание на рекламу на нашем сайте-она для Вас совершенно бесплатна, но порой приносит хороший результат.

Водородный двигатель для автомобиля, как избавиться от нефтяной зависимости

Запасы нефти подходят к концу, что вынуждает человечество искать альтернативные источники энергии, способные заменить «черное золото». Одним из решений является применение водородного двигателя, отличающегося меньшей токсичностью и большим КПД. Главное то, что запас сырья для производства горючего почти неограничен.

Когда появился водородный двигатель для автомобиля? В чем особенности его устройства, и каков принцип действия? Где применяется такая технология? Реально ли сделать такой мотор своими руками? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Когда появился водородный двигатель, основные компании, ведущие его разработку

Интерес к применению водорода появился еще в 70-х годах в период острого дефицита топлива. Первым современным разработчиком, который представил двигатель для автомобиля работающий на водороде, стал концерн Toyota. Именно он в 1997 году выставил на всеобщее обозрение внедорожник FCHV, который так и не пошел в серийное производство.

Несмотря на первую неудачу, многие компании продолжают исследования и даже производство таких автомобилей. Наибольших успехов добились концерны Тойота, Хендай и Хонда. Разработки ведут и другие компании — Фольксваген, Дженерал Моторз, БМВ, Ниссан, Форд.

В 2016 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom. Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение в конце 2017 года по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).

В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.

Интерес к покупке Coranda iLint уже проявила Норвегия, Дания и другие страны.

Особенности водорода как топлива для двигателя

В ДВС бензин смешивается с воздухом, после чего подается в цилиндры и сгорает, в результате чего происходит перемещение поршней и движение транспортного средства.

Применение водорода в виде топлива имеет ряд нюансов:

• После сжигания топливной смеси на выходе образуется только пар.
• Реакция воспламенения происходит быстрее, чем в случае с дизельным топливом или бензином.
• Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
• Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
• Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
• Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
• Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы мотора путем дозирования консистенции.

С учетом перечисленных нюансов применять H₂ в чистом виде для двигателя внутреннего сгорания нельзя. Требуется внесение конструктивных изменений в ДВС и установка дополнительного оборудования.

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

• Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
• Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
• Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Как отмечалось выше, конструкция мотора, работающего на H₂, почти не отличается от ДВС за исключением некоторых аспектов.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения. Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Принцип работы

Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:

1. Моторы внутреннего сгорания;
2. Двигатели на водородных элементах.

Водородные моторы внутреннего сгорания

В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.

В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).

В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.

После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.

Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от H₂O для последующей реакции с O₂.

Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.

Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.

Двигатели на водородных элементах

Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).

В анодную секцию подается H₂, а в катодную камеру — O₂. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).

Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.

Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.

Где использовались водородные топливные элементы?

Особенность топливных элементов водородного типа —способность производить энергию для электрического мотора. Как результат, система заменяет ДВС или становится источником бортового питания на транспортном средстве.

Впервые топливные элементы были использованы в 1959 году компанией из США.

Если говорить в целом, топливные элементы применяются:

• НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ. В отличие от КПД стандартного двигателя, они показывают лучшие результаты. На испытании первого автобуса топливные элементы показали КПД в 57%. Сегодня такие устройства тестируются многими производителями автомобилей — Хонда, Форд, Ниссан, Фольксваген и другими.
• НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ. На современном этапе больше 60% транспорта на ж/д — тепловозы. Сегодня водородные поезда разрабатываются во многих странах — Японии, Дании, США и Германии.
• НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ. Водородные топливные элементы наиболее востребованы на подводных лодках. Активные работы в этом направлении ведутся в Германии и Испании, а в роли заказчиков выступают другие страны, среди которых Италия, Греция, Израиль.
• В АВИАЦИИ. Первые самолеты на водородном двигателе появились еще в 80-х годах прошлого века. На современном этапе новый вид топлива применяется для создания беспилотных летательных аппаратов (в том числе вертолетов).

Также водородные топливные элементы нашли применение на вилочных погрузчиках, велосипедах, скутерах, мотоциклах, тракторах, автомобилях для гольфа и другой технике.

Преимущества и недостатки

Чтобы понять особенности и перспективы водородного двигателя в автомобиле, стоит знать его плюсы и минусы. Рассмотрим их подробнее.

Плюсы:

• ЭКОЛОГИЧНОСТЬ. Внедрение водородного двигателя — возможность забыть о проблеме загрязнения окружающей среды. При глобальном переходе на этот вид топлива удастся снизить парниковый эффект и, возможно, спасти планету. Экологичность новых разработок подтверждена компанией Тойота. Работники концерна доказали, что выхлоп из машины безопасен для здоровья. Более того, выходящую воду можно пить, ведь она дистиллирована и очищена от примесей.
• ОПЫТ РАЗРАБОТОК. Известно, что водородный двигатель создан давно, поэтому с его применением на автомобилях проблем быть не должно. Если углубится в историю, первое подобие мотора на водороде в начале XIX века удалось создать Франсуа Исаак де Ривазу — конструктору из Франции. Кроме того, в период блокады Ленинграда на новый вид топлива было переведено почти 500 машин.
• ДОСТУПНОСТЬ. Не менее важный фактор в пользу H₂ — отсутствие дефицита. При желании этот вид топлива можно получать даже из сточных вод.
• ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В РАЗНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ. Существует мнение, что водород используется только в ДВС. Это не так. Новая технология задействована при создании топливного элемента, с помощью которого удается получить электрический ток и запитать электромотор транспортного средства. Преимущества заключаются в безопасности и отсутствии ископаемых элементов, что исключает загрязнение окружающей среды. На современном этапе такая схема считается наиболее безопасной и пользуется наибольшим спросом у разработчиков.

Также к плюсам стоит отнести:

• Минимальный уровень шума;
• Улучшение мощности, приемистости и других параметров двигателя;
• Большой запас хода;
• Низкий расход горючего;
• Простота обслуживания;
• Высокий потенциал применения в виде альтернативного топлива.

Недостатки водородного двигателя:

• СЛОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ H₂ ИЗ ВОДЫ. Как отмечалось, данный газ считается наиболее распространенным элементом на планете, но в чистом виде его почти нет. Этот газ имеет минимальный вес, поэтому он поднимается и удерживается в верхних слоях атмосферы. Атомы H₂ быстро связываются с другими элементами, в результате чего образуется вода, метан и другие вещества. Вот почему для применения водорода его необходимо извлечь, а для этого требуются большие объемы энергии. На текущий момент такое производство нерентабельно, что тормозит процесс внедрения водородных двигателей. По приблизительным расчетам цена литра, сжиженного H₂ равна от 2 до 8 евро. Итоговые расходы во многом зависят от способа добычи топлива.
• ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ЗАПРАВОК. Не меньшая проблема — дефицит АЗС, готовых заправлять машины водородным топливом. Проблема заключается в высокой стоимости оборудования для таких автозаправочных станций (если сравнивать с обычной АЗС). Сегодня разработано множество проектов станций для заправок водородом — от крупных до небольших заправок, но из-за дороговизны и отсутствия массового применения водородных двигателей на автомобилях процесс внедрения идеи может растянуться на десятилетия.
• НЕОБХОДИМА ДОРОГОСТОЯЩАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ДВС. Как отмечалось, водородное топливо теоретически может использоваться для заправки ДВС. Но для применения H₂ в качестве основного топлива требуются конструктивные изменения. Если ничего не менять, мощность мотора падает на 20-35%, а ресурс силового узла значительно снижается. Но и это не главный недостаток. Опасность в том, что такой механизм проработает недолго и быстро выйдет из строя. Сгорая, водородная смесь выделяет большее тепло, что приводит к перегреву поршневой и клапанной системы, а мотор работает в режиме повышенных нагрузок. Кроме того, высокие температуры негативно влияют на материалы, из которых сделан силовой узел, и смазывающие вещества. В результате рабочие элементы двигателя быстро износятся. Это значит, что без модернизации ДВС применение H₂ невозможно.
• ДОРОГОВИЗНА МАТЕРИАЛОВ. Главным «камнем преткновения» в вопросе развития водородных технологий является высокая стоимость материалов. В качестве катализатора используется платина, цена которой для рядового автовладельца очень высока. Проще потратить деньги и подарить дорогое кольцо жене, чем отдавать их для установки новой детали. Надежда остается на ученых, которые ищут альтернативы для дорогостоящего катализатора. Проводятся тестирования элементов, способных заменить драгоценный металл.

Кроме уже рассмотренных выше, стоит выделить еще ряд недостатков:

• Опасность пожара или взрыва.
• Риски для планеты, ведь увеличение объема водорода может привести к непоправимым последствиям для озонового слоя.
• Увеличение веса машины из-за применения мощных АКБ и преобразователей.
• Наличие проблем с хранением водородного топлива — под высоким давлением или в сжиженном виде. Исследователи еще не пришли к единому выводу, какой из вариантов лучше.

Опасность водородного топлива

В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.

В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения H₂ достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.

Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним. Кроме того, чрезмерное количество H₂ приводит к появлению удушья.

Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.

Кроме того, сжиженный H₂ имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.

Из рассмотренного выше напрашивается вывод, то водородный двигатель опасен, и использовать его крайне рискованно.

На самом деле, газообразный водород имеет небольшой вес и в случае утечки он рассеивается в воздухе. Это значит, что риск его воспламенения минимален.

В случае с удушьем такая ситуация возможна, но только при нахождении в замкнутом помещении. В ином случае утечка водородного топлива опасности для жизни не несет. В оправдание стоит отметить, что выхлопные газы ДВС (а именно угарный газ) также несут смертельный риск.

Современные автомобили с водородными двигателями

Возможность применения двигателей на водородном топливе заинтересовала многих производителей. В результате в автомобильной индустрии появляется все больше машин, работающих на данном газе.

К наиболее востребованным моделям стоит отнести:

• Компания Тойота выпустила автомобиль Fuel Cell Sedan. Для устранения проблем с дефицитом пространства в салоне и багажном отсеке емкости с водородным топливом размещены на полу транспортного средства. Fuel Cell Sedan предназначен для перевозки людей, а его стоимость составляет 67.5 тысяч долларов.
• Концерн БМВ представил свой вариант автомобиля Hydrogen Новая модель протестирована известными деятелями культуры, бизнесменами, политиками и другими популярными личностями. Испытания показали, что переход на новое топливо не влияет на комфортабельность, безопасность и динамику транспортного средства. При необходимости виды горючего можно переключать с одного на другой. Скорость Hydrogen7 — до 229 км/час.
• Honda Clarity — автомобиль от концерна Хонда, который поражает запасом хода. Он составляет 589 км, чем не может похвастаться ни одно транспортное средство с низким уровнем выбросов. На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
• «Монстр» от Дженерал Моторс показан в октябре 2016 года. Особенность автомобиля заключается в невероятной надежности, что подтверждено проведенными исследованиями армией США. Во время испытаний транспортное средство прошло больше 3 миллионов километров.
• Концерн Тойота выпустил на рынок водородную модель Mirai. Продажи начались еще в 2014 году на территории Японии, а в США — с октября 2015 года. Время на заправку Mirai составляет пять минут, а запас хода на одной заправке 502 км. ФОТО 21 22 Недавно представители концерна заявили, что планируют внедрять данную технологию не только в легковой транспорт, но и в вилочные погрузчики и даже грузовики. 18 колесный грузовик уже тестируется в Лос-Анжелесе.
• Производитель Лексус планирует свой вариант автомобиля с водородным двигателем в 2020 году, поэтому о транспортном средстве известно мало подробностей.
• Компания Ауди представила концепт H-tron Quattro в Детройте. По заверению производителя машина может проехать на одном баке около 600 км, а набрать скорость до 100 км/час удается за 7,1 секунду. Машина имеет «виртуальную» кабину, заменяющую стандартную приборную панель.
• БМВ в сотрудничестве с Тойотой планирует выпуск своего водородного транспортного средства к 2020 году. Производитель заверяет, что запас хода новой модели составляет больше 480 км, а дозаправка будет занимать до 5 минут.
• В 2013 году в компании Форд заявили, что активное производство водородных двигателей начнется уже к концу 2017 года при сотрудничестве с Ниссан и Мерседес-Бенц. Но реализовать задуманное на практике пока не удается — работники концерна находятся на этапе разработки.
• Мерседес-Бенц на Франкфуртском автосалоне представил внедорожник GLC, который появится на рынке в конце 2019 года. Авто комплектуется аккумулятором на 9,3 кВт*ч, а запас хода составляет 436 км. Максимальная скорость ограничивается электроникой на уровне 159 км/час.
• Nikola Motor представила грузовой автомобиль с водородным двигателем, имеющий запас хода от 1287 до 1931 км. Стоимость нового автомобиля составит 5-7 тысяч долларов за аренду в месяц. Выпуск планируется начать с 2020 года.
• Производитель Хендай создал новую линейку Tucson. На сегодняшний день произведено и реализовано 140 машин. Бренд Hyundai Genesis представил свой автомобиль с водородным двигателем GV Впервые транспортное средство было представлено в Нью-Йорке, но его производство пока не планируется.
• Великобритания тоже не отстает в плане новых технологий. В стране уже можно арендовать водородный автомобиль Riversimple Rasa на три или шесть месяцев. Машина весит чуть больше 500 кг и способна проехать на одной заправке около 500 км.
• Дизайнерский дом Pininfarina создал машину на водородном топливе h3 Speed. Особенность авто заключается в способности ускорятся до сотни всего за 3,4 секунды, а максимальная скорость — 300 км/час. Время на заправку составляет всего три минуты. Стоимость новой модели достигает 2,5 млн. долларов.

Трудности в эксплуатации водородных ДВС

Главным препятствием для внедрения новой технологии является чрезмерные расходы на получение водородного топлива, а также на приобретение комплектующих материалов.

Возникают проблемы и с хранением H₂. Так, для удерживания газа в требуемом состоянии требуется температура на уровне -253 градусов Цельсия.

Простейший способ получения водорода — электролиз воды. Если производство H₂ требуется в промышленных масштабах, не обойтись без высоких энергетических затрат.

Чтобы повысить рентабельность производства, требуется применение возможностей ядерной энергетики. Чтобы избежать рисков, ученые пытаются найти альтернативы такому варианту.

Перемещение и хранение требует применения дорогих материалов и механизмов высокого качества.

Нельзя забывать и о других сложностях, с которыми приходится сталкиваться в процессе эксплуатации:

• Взрывоопасность. При утечке газа в закрытом помещении и наличии небольшой энергии для протекания реакции возможен взрыв. Если воздух чрезмерно нагрет, это только усугубляет ситуацию. Высокая проникаемость H₂ приводит к тому, что газ попадает в выхлопной коллектор. Вот почему применение роторного мотора считается более предпочтительным.
• При хранении водорода применяются емкости, имеющей большой объем, а также системы, исключающие улетучивание газа. Кроме того, используются устройства, исключающие механическое повреждение емкостей. Если для грузовых машин, водного или пассажирского транспорта эта особенность не имеет большого значения, легковая машина теряет ценные кубометры.
• При больших нагрузках и высокой температуре H₂ провоцирует разрушение элементов ЦПГ (цилиндропоршневой группы) и смазки в двигателе. Использование специальных сплавов и смазочных материалов приводит к повышению стоимости производства водородных двигателей.

Будущее водородных двигателей

Применение H₂ открывает большие перспективы и не только в автомобильной сфере. Водородные двигатели активно применяются на ж/д транспорте, на самолетах и вертолетах. Также они устанавливаются на вспомогательной технике.

Интерес к разработке таких моторов проявляют многие концерны, о которых уже упоминалось выше — Тойота, БМВ, Фольксваген, Дженерал Моторс и другие.

Уже сегодня на дорогах встречаются реальные автомобили, которые работают на водороде. Многие из них рассмотрены выше — БМВ 750i Hydrogen, Хонда FSX, Тойота Mirai и другие.

К работе подключились почти все крупные концерны, которые пытаются найти свою нишу на рынке.

Главным недостатком остается высокая цена H₂, нехватка АЗС, а также дефицит квалифицированных работников, способных обслуживать такую технику. Если имеющиеся проблемы удастся решить, машины с водородными двигателями обязательно появятся на наших дорогах.

Конкурирующие технологии

Внимание к моторам на водороде развеивается по той причине, что у технологии имеются конкуренты.

Вот только некоторые из них:

• ГИБРИДНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА — автомобили, способные работать от нескольких источников энергии. Многие концерны объединяют обычный двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор. Еще один вариант гибридной машины — совмещение ДВС, а также силового узла, использующего в качестве топлива сжатый воздух.
• ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АВТОМОБИЛИ (ЭЛЕКТРОМОБИЛИ) — транспортные средства, которые приводятся в движение с помощью одного или группы электрических моторов, питающихся от АКБ или топливных элементов. В таких машинах ДВС не применяется. Электромобили не стоит путать с авто, имеющими электрическую подачу, а также с электрическим общественным транспортом (троллейбусами и трамваями).
• АВТОМОБИЛИ НА ЖИДКОМ АЗОТЕ. Источником энергии, как уже понятно по названию, является жидкий азот (находится в специальных емкостях). Мотор работает следующим образом. Топливо нагревается в специальном механизме, после чего испаряется и преобразуется в газ высокого давления. Далее оно направляется в мотор, где действует на ротор или поршень, передавая таким способом имеющуюся энергию. Машины на жидком азоте были представлены публике, но на современном этапе они не получили широкого применения. Один из таких автомобилей «сыграл» в фильме «Жидкий воздух» в 1902 году. Разработчики уверяют, что такое транспортное средство способно проехать больше 100 км на одном баке.
• АВТОМОБИЛЬ НА СЖАТОМ ВОЗДУХЕ. Особенность транспортного средства заключается в применении пневмодвигателя, благодаря которому и перемещается транспортное средство. Специальный привод называется пневматическим. Вместо топливовоздушной смеси источником энергии является сжатый воздух. Как отмечалось выше, такая технология входит в состав гибридных машин.

Можно ли сделать своими руками?

Технология работы двигателя на газ известна давно, и многие концерны достигли успехов в вопросе внедрения водородных двигателей. Над совершенствованием классического ДВС задумались и народные умельцы.

Суть заключается в подаче в камеру сгорания специального газа. Такое устройство носит название системы Брауна. При этом бензин также подается в двигатель, но смешивается с газом, что обеспечивает лучшее горение.

В результате появляется водяной пар, очищающий клапана и поршни двигателя от нагара, улучшающий характеристики мотора и повышающий его ресурс.

Чтобы своими руками разложить воду на газ, требуется катализатор, дистиллят, электроды и электричество.

Конструкция собирается из подручных материалов. Допускается применение одной банки, но лучше использовать шесть.

После вырезаются пластинки и объединяются по принципу крест-накрест. Далее они обматываются проволокой и крепятся на крышке. Важно, чтобы электроды не замыкались между собой.

На последнем этапе банки заполняются электролитом и катализатором. Такая схема может работать на любом автомобиле.

Если же говорить о полноценном водородном двигателе, то в гаражных условиях сделать его конечно же не получится из-за сложности технологии.

Оцените статью

Авто на водороде. HHO-генератор водорода на авто

Автомобилестроение является одним из самых перспективных направлений промышленности. Мировые концерны стремятся вкладывать немалые деньги в развитие новых технологий, которые в будущем должны улучшить эксплуатационные качества транспортных средств. Малейшее изменение в принципах работы автомобиля способно кардинально изменить его динамику, ходовые качества, а также уровень безопасности. При этом наиболее значительные перемены обещают альтернативные источники топлива и, в частности, авто на водороде, которые уже сегодня можно наблюдать в линейках передовых производителей. Несмотря на появление серийных моделей такого типа, конструкторы все еще находятся в поисках наилучшего применения водорода. Но тот факт, что внедрение данного топлива в алгоритм действия двигателя приносит целый ряд преимуществ, бесспорен.

Специфика водородных автомобилей

Далеко не всегда переход от традиционных технологий к новым решениям позволяет достичь улучшения качественных показателей эксплуатации транспорта. Так происходит с электромобилями, которые хоть и считаются экологически чистым и сравнительно экономным видом технического средства, но имеют много недостатков, среди которых неудовлетворительная динамика. В свою очередь, авто на водороде при условии сбалансированного устройства топливных элементов может сохранить и достоинства машин с классическими двигателями, и обеспечить несколько новых преимуществ. Интерес к данному виду топлива со стороны производителей обусловлен возможностью повышения экологичности транспорта, а также экономией энергоносителя. По сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания агрегаты на водороде практически не выбрасывают вредные вещества. Такого результата можно добиться лишь при условии полного избавления от традиционных моторов, а в этом случае будут заметны и сокращения в мощности.

Комбинация водорода и ДВС

На сегодняшний день автопроизводители используют несколько концепций применения водорода. Одной из самых распространенных является гибридный вариант, при котором происходит совмещение двигателя внутреннего сгорания и водородных элементов. Изначально концептуальные авто на водороде, выполненные с таким подходом, отличались невысокой мощностью. Однако последние разработки демонстрируют обратную ситуацию, когда силовой потенциал увеличивается на 10-15%. Но, опять же, повышение мощности нивелирует преимущество в виде экологической чистоты и стоимости содержания машины. Есть и другой негативный фактор от использования водорода в системе ДВС. В процессе эксплуатации топливо вступает в реакцию с элементами конструкции, что существенно сокращает рабочий ресурс материалов силового агрегата.

Технические характеристики машин на водороде

Первым серийником, который снабжался водородной силовой установкой, является четырехдверный седан Mirai от концерна Toyota. Разработчики использовали нестандартную конфигурацию, в которой основу начинки представляет электромотор, подключенный к преобразователю водорода. В итоге гибридная машина обеспечивает 151 л. с., максимальную скорость в 180 км/ч и разгон до «сотни» за 9 сек. При этом одна заправка позволяет преодолевать почти 500 км, что очень неплохо для первого авто на водороде. Технические характеристики водородных кроссоверов также впечатляют – например, Hyundai Intrado получил аккумулятор на 36 кВт*ч, обеспечивающий ход до 600 км. Но самое важное, что вредные выбросы в данном случае сведены к нулю. Компании уже сегодня предлагают водородные машины с привлекательными рабочими данными. Среди останавливающих этот прогресс факторов можно отметить лишь отсутствие инфраструктуры, позволяющей использовать новые технологии широкой массе потребителей.

Генераторы водорода

Пока крупные производители осваивают высокотехнологичные двигатели, задействующие водород в качестве источника энергообеспечения, в среднем звене наблюдается распространение вспомогательных генераторов, позволяющих перерабатывать топливные элементы данного типа. Поскольку основной целью использования новых видов топлива является повышение экологичности процесса и снижение стоимости питания, то в некоторых случаях для этого достаточно внедрить в конструкцию только соответствующий реактор. Такую функцию, в частности, выполняет HHO-генератор водорода на авто, который также называют газовым преобразователем. При этом существует две разновидности таких установок – с жидкими и сухими компонентами. С точки зрения эффективности, выгоднее второй вариант, так как жидкие элементы требуют больших объемов тока, повышая размеры батареи.

Принцип работы водородных реакторов

Устройство генератора включает в себя фильтры, шланги, элементы питания, клапаны и систему контроля. Данная инфраструктура предназначена для того, чтобы в процессе работы двигателя обеспечивалось смешивание основного топлива и водородной смеси. Дело в том, что обычный ДВС даже в самых лучших исполнениях не способен гарантировать полное сгорание бензина. Специальный реактор водорода для авто оптимизирует процесс работы клапанов, повышая интенсивность компрессии и, соответственно, объемы сгорания. В момент сжатия смеси поршнем водородная смесь увеличивает октановое число, тем самым способствуя эффективному сжиганию горючего. Существуют разные технологические подходы к реализации этого процесса, но все они, в той или иной степени, сокращают объем вредных выбросов в атмосферу и экономят расход основного топлива.

Авто на водороде своими руками

Монтаж выполняется в подкапотном пространстве с последующим подключением энергоснабжения от бортовой сети. Газ подается через систему воздушного забора, при этом не требуя создания специальной врезки для топливного канала. Важно отметить, что топливом для таких генераторов выступает раствор на основе питьевой соды и дистиллированной воды. В зависимости от комплектации пакета установка водорода на авто может осложниться за счет включения электродов, обеспечивающих более эффективное расщепление смесей. Однако подобные устройства пока встречаются только на экспериментальных концептах. Для рядового пользователя гораздо важнее обеспечивать снабжение машины качественным раствором с поправкой на сезонность. Например, чтобы агрегат не замерз в зимнее время, рекомендуется добавлять в состав изопропиловый спирт.

Положительные отзывы о водородных машинах

С точки зрения экологических организаций и самих производителей, преимущества использования водорода очевидны. Что касается конечного потребителя, то для него выгода от применения новых топливных элементов пока не так выражена. Тем не менее наиболее удачные образцы автомобилей такого типа демонстрируют экономию при эксплуатации, что в будущем может стать одним из главных факторов популярности данной техники. В плане динамических качеств и мощности генератор водорода для авто вызывает противоречивые суждения, но и тут есть положительные сдвиги. Рациональный расход топлива дает не только экономию, но и повышение производительности силовой установки – соответственно, в некоторых случаях повышается и мощность.

Негативные отзывы

Даже если дело касается передовых разработок в этой области, пользователям приходится сталкиваться с проблемами неразвитой инфраструктуры. Как и в случае с другими версиями гибридов, водородные машины требуют обслуживания на специальных станциях. Конечно, есть и модели, которые работают на растворах, поставляемых в баллонах. Но в данном случае отмечаются жесткие условия хранения, соблюдения которых требует водород на авто. Отзывы с критикой отдельно отмечают модернизированные машины, работавшие на традиционных двигателях. Дело в том, что интеграция водородных установок зачастую приводит к быстрому износу ближайших узлов и деталей.

Сравнение с альтернативными технологиями

Как отмечают специалисты, рано или поздно в мировом автопроме будут преобладать технологии, соответствующие высоким нормам экологической безопасности. Наряду с водородными концептами, на эту роль претендуют электромобили, различные гибриды, модели, работающие на жидком азоте и т. д. Но, в отличие от перечисленных концепций, тот же HHO-генератор водорода на авто является наиболее простым в технической реализации. Если для электродвигателя разработчикам приходится зачастую создавать новую конструкцию в пространстве с двигателем, то внедрение водородного реактора под силу любой современной автомастерской. Другое дело, что генератор нельзя рассматривать как самый лучший пример использования альтернативного топлива для транспорта.

Заключение

Водород в качестве источника для снабжения силовой установки транспорта использовали еще на заре появления первых автомобилей. Однако высокая производительность классических двигателей внутреннего сгорания затмила разработки такого рода. Собственно, и в наши дни по целому ряду параметров авто на водороде не способны конкурировать с привычными моделями. Актуальность же данного направления вызвана отсутствием загрязняющих атмосферу веществ. Есть и определенные преимущества в других нюансах эксплуатации, но они не являются принципиальными для производителей. Если же говорить о жертвах, на которые придется идти создателям водородных автомобилей, то они, скорее всего, ограничатся скромной мощностью и внесением конструкционных элементов, которые могут повлиять на эргономику.

Генератор водорода для автомобиля

Принцип действия генераторов водорода на авто своими руками основывается на процессе электролиза. Активизируется система только в процессе езды и использует электроэнергия от аккумулятора для выработки водорода из воды. Водород при этом не накапливается, то есть произведенный газ ННО быстро поступает в мотор, смешиваясь с традиционным топливом:

• бензин;
• дизельное топливо;
• газ.

Смесь топлива и водорода эффективнее сгорает, в результате чего снижается расход горючего и объемы загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух.

Видео:

Эта современная водородная технология дает возможность уменьшать расход топлива на 20-60 процентов, обеспечивая существенное уменьшение количества выбросов следующих веществ:

Сделать генератор водорода вы можете своими руками по нашей инструкции.

Выбор электродов

Основные компоненты

Как правило, электроды изготовлены из металла или графита, поэтому они проводят электрическую энергию в воду. Важно подобрать такой материал, который не будет реагировать с кислородом или растворенным веществом, иначе реакция будет проходить на поверхности катода (отрицательный электрод), а вода будет загрязняться при этом.

Применение неподходящих электродов способствует уменьшению объемов производимого газа и слишком быстрому износу электрода.

к содержанию ↑

Проект генератора водорода

Как работает?

Существуют очень простые системы, используемые для производства водорода и кислорода за счет электролиза воды. Смысл заключается в том, что для получения достаточного объема газа используется технология без дополнительных химических веществ и эрозии электродов. Можно попробовать изготовить электроды из меди, но этот материал вступает в реакцию с водой и выделяет много загрязнений, поэтому такой вариант плохо подходит.

Мы рекомендуем сделать электроды из нержавейки, так как этот металл не реагирует так легко, как медь в процессе электролиза. Главной проблемой в этом случае становится поиск высококачественной нержавейки.

Количество вырабатываемого газа пропорционально заряду, который проходит через воду. Таким образом, чем выше ток, тем больше газа. Расстояние между электродами для этого должно быть максимально маленьким, но пузырьки газа должны легко передвигаться между ними.

к содержанию ↑

Материал для пластин

Генератор в собранном виде

Для пластин мы советуем использовать также хорошую нержавеющую сталь, которая имеет минимальный риск образования коррозии. Нержавейка не так хорошо проводит электричество, как медь, поэтому пластины электродов создаются из листов толщиной около 2 мм. Это снизит сопротивление. Чем выше качество металла, тем труднее вам будет изготавливать электроды (материал труднее режется).

Пластины электродов мы рекомендуем составлять слоями, а расстояние между ними можно регулировать нейлоновыми шайбами или шайбами из какого-нибудь другого диэлектрического материала. Пластины следует размещать в переменной позиции, чтобы плюсовые чередовались с минусовыми.

к содержанию ↑

Крепеж

Видео:

Крепеж нужно также изготовить из нержавеющей стали, чтобы материалы друг другу соответствовали. Важно добиться плотного прилегания всех элементов, что исключит искрообразование. Не забывайте, что вы имеете дело с горючим газом.

В нашем конкретном случае мы собираем систему из 16 пластин с расстоянием между ними около 1 мм. Большая площадь поверхности, толщина пластин и болты позволяют пропускать через систему более высокие токи без резистивного нагрева металла. Общая емкость электродов -1nF при измерении в воздушной среде. Такой набор электродов может использовать в простой водопроводной воде до 25А.

к содержанию ↑

Корпус генератора водорода

Корпус генератора водорода

Электроды для сбора газа необходимо поместить внутрь контейнера с герметично изолированными разъемами, крышкой и другими соединениями. Контейнер изначально должен быть пищевым и стойким к высоким температурам.

Если контейнер металлический, электроды следует закрепить на пластиковой основе для предотвращения короткого замыкания. Два разъема можно установить с двух сторон медных и латунных фитингов, которые применяются для извлечения газа. Фитинги и контактные разъемы прочно крепятся с применением силиконового герметика, чтобы закрытый контейнер получился совершенно герметичным.

к содержанию ↑

Соблюдайте осторожность

Вырабатываемый газ – это взрывоопасная смесь водорода и кислорода, поэтому использовать его нужно с максимальной осторожностью. В контейнере содержится много газа, имеется вероятность его возгорания, а при избыточном давлении может даже произойти взрыв. Во избежание детонации газа внутри генератора водорода трубы из контейнера должны соединяться с другим контейнером, наполненным водой наполовину. При возгорании на выходе пламя не проникает обратно в устройство. Это устройство безопасности совершенно необходимо и его необходимо обязательно устанавливать.

Генераторы водорода HHO

О водородных HHO системах экономии топлива

Технологии XXI века

Сегодня доступна новая водородная HHO система экономии топлива, которая позволяет значительно сократить расход топлива вашего автомобиля. Просто используйте классическое топливо (бензин, дизтопливо или газ) в смеси с водородом (HHO-газ), который производится в необходимом количестве непосредственно в вашем автомобиле, путём электролиза. HHO-газ подаётся в камеру сгорания двигателя, через коллектор подачи воздуха, смешивается с органическим топливом (бензин, дизтопливо или газ) и сгорает в двигателе.

Эффект экономии достигается из-за лучшего горения смеси углеродного топлива и HHO-газа. Это даёт возможность топливу сгорать почти полностью, ощутимо увеличивая КПД и потенциал двигателя.

 Результаты исползования HHO системы:

• Снижение расхода топлива от 20% до 50% • Увеличение мощности двигателя до 25% • Снижение выбросов CO, CO2, NOx • Очищение цилиндров от копоти • Безопасное использование для двигателя • Понижение температуры двигателя • Эластичная работа двигателя • Продление срока службы двигателя

 

Как HHO-газ работает в автомобиле?

При добавлении ННО-газа к основному топливу улучшается воспламеняемость топливной смеси (топливо + воздух + ННО-газ). HHO-газ помогает топливу сгореть более эффективно, благодаря чему снизить вредные выбросы СО2 в атмосферу. Таким образом увеличивается КПД сгорания топлива, повышается мощность двигателя, он становится «живее» и , как итог — снижается расход топлива (л/км).

Подробнее о технологии HHO

 

Исследования «Hydrogen» показали, что двигатели внутреннего сгорания, дополнительно заправленные водородной смесью HHO требуют меньше топлива и производят меньше выбросов углекислого газа.

 

Эксперименты проводились с целью оценить влияние добавления HHO-газа, полученный электрохимическим путём из воды, к воздуху во впускном коллекторе прямого впрыска дизельного двигателя. Исследования показывают, что добавление HHO-газа может улучшить эффективность процесса сгорания из-за РАЗЛИЧНЫХ свойств сгорания водородной смеси HHO в сравнении с традиционными видами топлива.

 

Об экономии топлива с HHO системами

Экономия топлива при использовании HHO систем может достигать — 50%.

Рекомендуемое оборудование:

Для достижения наилучших показателей экономии топлива требуется правильное сочетание оборудования: (генератор водорода + электронный контроллер). Электронные контроллеры регулируют расход водорода и управляют сигналами датчиков автомобиля. Мы предлагаем различные электронные продукты, совместимые со всеми существующими HHO системами.

Экономить топливо с HHO системами можно на любом автомобиле!

Водородные HHO истемы с высокотехнологичной электроникой, контролирующей работу HHO генератора подходят как для бензиновых, так и дизельных двигателей и могут быть установлены на — легковые автомобили, грузовые автомобили, коммерческий транспорт, микроавтобусы, трактора, лодки, электрогенераторы и любую другую технику с двигателем внутреннего сгорания.

Средние показатели экономии топлива:

Автомобиль с дизельным двигателем	Автомобиль с бензиновым двигателем	Автомобиль с газовой установкой
20-50%	20-60%	20-40%

Пример экономии топлива с HHO системой

 

   Трасса: 80-90 км/ч.                                                                          Трасса: 100-110 км/ч.

 

*Сайт не является публичной офертой, все материалы носят информационный характер.

Двигатель внутреннего сгорания на водороде: устройство и принцип работы

Как известно, поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет как плюсы, так и целый ряд определенных недостатков. Прежде всего, глобальной проблемой является токсичный выхлоп бензиновых и дизельных ДВС, а также постоянная потребность в нефтяном топливе. Не сильно меняется ситуация и после перевода автомобиля на газ, так как установка ГБО также не решает всех задач.

С учетом данных особенностей постоянно ведутся разработки альтернативных вариантов. Сегодня реальным конкурентом ДВС является электродвигатель. При этом относительно небольшой запас хода, высокая стоимость аккумуляторных батарей и всего электрокара (электромобиля) в целом, а также отсутствие развитой инфраструктуры по ремонту и обслуживанию таких машин закономерно тормозит их популяризацию.

По этой причине автопроизводители постоянно работают над тем, чтобы получить «безвредный» для окружающей среды и относительно дешевый в производстве силовой агрегат, который при этом не будет нуждаться в дорогом топливе.

Среди подобных двигателей следует отдельно выделить водородный ДВС, который вполне может заменить существующий на сегодня дизельный или бензиновый мотор, причем в обозримой перспективе. Давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель, какую конструкцию имеет подобный мотор и в чем заключаются его особенности.

Читайте в этой статье

История создания водородного двигателя

Начнем с того, что идеи построить водородный мотор появились еще в 1806 г. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды методом электролиза. Как видно, двигатель на водороде «родился» задолго до того, как был поднят ряд вопросов касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях банального использования водорода в качестве топлива. Спустя несколько десятков лет (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, который успешно работал на смеси воздуха и водорода.

Во времена Второй мировой войны, когда возникли сложности с поставками нефтяного топлива, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил основы российской водородной энергетики. Он также предложил использовать смесь водорода и воздуха в качестве горючего  для ДВС, после чего его идеи быстро нашли практическое применение. В результате появилось около полутысячи двигателей, работавших на водороде.

Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире. Затем об этом двигателе вспомнили только тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В результате компания BMW в 1979 г. построила автомобиль, двигатель которого использовал водород в качестве основного топлива. Агрегат работал относительно стабильно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Другие автопроизводители также начали работы в этой области, в результате чего к концу XX века появилось не только много прототипов, но и вполне успешно действующих образцов двигателей на водородном топливе (бензиновый и дизельный двигатель на водороде).

Однако после того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже по причине серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете быстро сокращаются и на нефтепродукты закономерно растут цены.

Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород является вполне доступной альтернативой. На сегодняшний день над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, корпорация Ford и т.д.

Работа двигателя на водороде: особенности водородного ДВС

Начнем с того, что двигатель внутреннего сгорания на водороде по своей конструкции не сильно отличается от обычного ДВС. Все те же цилиндры и поршни, камера сгорания и сложный кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратно поступательного движения в полезную работу.

Единственное, в цилиндрах сгорает не бензин, газ или солярка, а смесь воздуха и водорода. Также нужно учитывать и то, что способ подачи водородного топлива, смесеобразование и воспламенение также несколько другой по сравнению с аналогичными процессами в традиционных аналогах.

Прежде всего, горение водорода по сравнению с нефтяным топливом отличается тем, что водород сгорает намного быстрее. В обычном двигателе смесь бензина или солярки с воздухом заполняет камеру сгорания тогда, когда поршень почти поднялся в ВМТ (верхняя мертвая точка), затем топливо какое-то время горит и уже после этого газы давят на поршень.

На водороде реакция протекает быстрее, что позволяет сдвинуть наполнение цилиндра на момент, когда поршень уже начинает движение в НМТ (нижняя мертвая точка). Также после того, как протекает реакция, результатом становится обычная вода вместо токсичных выхлопных газов. Как видно, на первый взгляд стандартный двигатель относительно легко подстроить под водородное топливо путем доработок впуска, выпуска и системы питания, однако это не так.

Первая проблема заключается в том, как получать необходимый водород. Как известно, водород находится в составе воды и является распространенным элементом, однако в чистом виде практически не встречается. По этой причине для максимальной автономности на транспортное средство нужно отдельно ставить водородные установки, чтобы «расщеплять» воду, позволяя мотору питаться необходимым топливом.

Идея кажется привлекательной. Более того, можно даже обойтись без наружного воздуха на впуске и создать закрытую топливную систему. Другими словами, после каждого раза, когда в камере сгорит заряд, в цилиндре будет оставаться водяной пар. Если этот пар пропустить через радиатор, произойдет конденсация, то есть снова образуется вода, из которой можно повторно получить водород.

Однако чтобы этого добиться, на автомобиле должна стоять установка для электролиза (электролизер), которая и будет отделять водород от воды, чтобы затем получить нужную реакцию с кислородом в камере сгорания. На практике установка получается сложной и дорогой, а создать такую закрытую систему довольно сложно.

Дело в том, что любой двигатель внутреннего сгорания независимо от типа топлива все равно нуждается в системе смазки, чтобы защитить нагруженные узлы и трущиеся пары. Если просто, без моторного масла никак не обойтись. При этом масло частично попадает в камеру сгорания и затем в выхлоп. Это значит, что полностью изолировать топливную систему на водороде (не использовать наружный воздух) практически нереализуемая задача.

По этой причине современные водородные двигатели внутреннего сгорания больше напоминают газовые двигатели, то есть агрегаты на газе пропане. Чтобы использовать водород вместо пропана, достаточно изменить настройки такого ДВС. Правда, КПД на водороде несколько снижается. Однако и водорода нужно меньше, чтобы получить необходимую отдачу от мотора. При этом никаких установок для автономного получения водорода не предполагается.

Что касается попытки подать водород в обычный бензиновый или дизельный двигатель, автоматически возникают риски и сложности. Прежде всего, высокие температуры и степень сжатия могут привести к тому, что водород будет вступать в реакцию с нагретыми элементами ДВС и моторным маслом.

Также даже небольшая утечка водорода может стать причиной того, что топливо попадет на разогретый выпускной коллектор, после чего может произойти взрыв или пожар. Чтобы этого не случилось, для работы на водороде чаще задействуют  роторные двигатели. Такой тип ДВС больше подходит для этой задачи, так как их конструкция предполагает увеличенное расстояние между впускным и выпускным коллектором.

Так или иначе, даже с учетом всех сложностей, ряд проблем удается обойти не только на роторных, но даже и на поршневых моторах, что позволяет водороду считаться достаточно перспективной альтернативой бензину, газу или солярке. Например, экспериментальная версия модели BMW 750hL, которую представили в 2000 году, имеет водородный двигатель на 12 цилиндров. Агрегат успешно работает на таком горючем и способен разогнать автомобиль до скорости около 140 км/час.

Правда, никаких отдельных установок для получения водорода из воды  на машине не имеется. Вместо этого стоит особый бак, который просто заправлен водородом. Запас хода  на полном баке водорода составляет около 300  км. После того, как водород закончится, двигатель в автоматическом режиме начинает работать на бензине.

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.

В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной).  Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода.  В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них. В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Такая реакция образует воду,  при этом электроны из камеры с анодом поступают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, образуется электричество, которое заставляет двигатель работать от такого водородного топливного элемента.

Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. Основным минусом является высокая стоимость топливных элементов по причине использования платины, палладия и других дорогих металлов. В результате конечная стоимость транспорта с таким двигателем сильно возрастает.

Водородный двигатель: дальнейшие перспективы

Сегодня над созданием экологичных двигателей трудятся многие компании. Некоторые идут по пути создания двигателей-гибридов, другие делают ставку на электромобили и т.д. Что касается водородных установок, в плане экологии и производительности данный вариант также может в ближайшее время составить конкуренцию ДВС на бензине, газе или дизтопливе.

Водородные двигатели показали себя несколько лучше, чем самые продвинутые электрокары. Например, японская модель Honda Clarity. Единственное, остался такой недостаток, как способы  и возможности заправки. Дело в том, что инфраструктура водородных заправочных станций не особенно развита, причем в мировом масштабе.

Также не особенно большим является и сам выбор водородных  легковых авто. Кроме Honda Clarity можно разве что упомянуть Mazda RX8 Hydrogen, а также BMW Hydrogen 7. Фактически это автомобили-гибриды, которые работают на жидком водороде и бензине. Еще можно добавить в список Mercedes GLC F-Cell. Эта модель имеет возможность подзарядки от бытовой сети электропитания и позволяет пройти до 500 км. на одном заряде.

Дополнительно стоит отметить модель Toyota Mirai. Автомобиль работает только на водороде, одного бака хватает на 600 км. Водородные двигатели еще встречаются на отечественной модели «Нива», а также устанавливаются корейцами на специальную версию внедорожника Hyundai Tucson.

Как видно, с двигателем на водороде активно экспериментируют многие производители, однако такое решение все равно имеет много недостатков. При этом некоторые минусы сильно мешают массовой популяризации.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель GDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, принципах работы, а также преимуществах и недостатках моторов данного типа.

Прежде всего, это безопасность и сложность транспортировки такого топлива. Важно понимать, что водород  весьма горюч и взрывоопасен даже при относительно невысоких температурах. По этой причине его сложно хранить и перевозить. Получается, необходимо строить особые водородные резервуары для  авто с данным типом двигателя. Как результат, на практике водородных заправок очень мало.

К этому также можно добавить определенную сложность и высокие расходы на ремонт и обслуживание водородного агрегата, а также необходимость в подготовке и обучении большого количества высококвалифицированного персонала. Если же говорить о самом авто на водороде и его эксплуатационных характеристиках, наличие водородной установки делает машину более тяжелой, закономерно ухудшается управляемость.

Подведем итоги

Как видно, сегодня водородные автомобили и двигатель на воде можно считать вполне реальной альтернативой не только привычным ДВС, которые используют нефтяное топливо, но и электрокарам.

Прежде всего, такие установки менее токсичны, при этом они не нуждаются в дорогостоящем топливе на основе нефти. Также автомобили с водородным двигателем имеют приемлемый запас хода. В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Что касается недостатков и сложностей, машина с водородным двигателем сегодня имеет высокую стоимость, а также могут возникать проблемы с заправкой топливом по причине недостаточного количества заправочных станций. Не стоит забывать и о том, что также не просто найти специалистов, которые способны качественно и профессионально обслужить водородную силовую установку. При этом обслуживание будет достаточно затратным.

Напоследок отметим, что активное строительство трубопроводов для перекачки газа метана обещает в дальнейшей перспективе возможность перекачки по этим же трубопроводам и водорода. Это значит, что в случае роста общего числа авто с водородными двигателями, также высока вероятность быстрого увеличения количества специализированных заправочных станций.

Читайте также