Перспективы водородного двигателя для автомобиля

Слайд 1

Перспективы водородного двигателя для автомобиля Выполнил: Чикин Артем , учащийся 10а класса ГБОУ « ЦСиО «МЭШ» Москомспорта Руководитель: Баронкина Татьяна Ивановна , учитель физики

Слайд 2

Актуальность В нашей жизни автомобиль – неотъемлемая часть повседневности . Чем больше автомобилей, тем больший вред наносит их эксплуатация экологии. Переход на водородное топливо поможет решить эту проблему. Цель проекта: И сследова ть перспектив ы п рименения водородных двигателей в автомобилях

Слайд 3

Схема работы водородного двигателя Получение водорода (Н 2 ) Получение водорода осуществляется в три стадии. Первая стадия – конверсия метана в трубчатой печи: CH4 + H2O = CO + 3H2↑ – 206,4 кДж/моль или CH4 +CO2 = 2CO + 2H2↑ – 248, 3 кДж/моль. Вторая стадия связана с доконверсией остаточного метана первой стадии кислородом воздуха и введением в газовую смесь азота CH4 + 0,5O2 = CO + 2H2↑ + 35,6 кДж/моль. Третья стадия – конверсия оксида углерода водяным паром: CO + H2O = СO2 + H2↑ + 41,0 кДж/моль.

Слайд 4

Автомобили на водородном двигателе BMW Hydrogen 7 (2007г.) Honda Clarity (2011г.) Mercedes GLC F-Cell (2017г.) Toyota Mirai (2014г.)

Слайд 5

Сравнительная таблица Вид двигателя Двигатель Дизеля Двигатель внутреннего сгорания Электродвигатель Водородный двигатель ПРЕИМУЩЕСТВА КПД 40% 25-40% 90-95% 60% Стоимость топлива 86.25 руб. за литр 55.15 руб. за литр 23.13-32.08 руб. За кВт 831.89 руб. За кг Экологичность Выхлопные газы Выхлопные газы Высокая степень выбросов в атмосферу во время езды автомобиля Чистый выброс Чистый выброс (H2O) Расход топлива потребляет почти вдвое меньше топлива Средний показатель 8.5 литров на 100 км В тёплую погоду 13-14 кВт*ч / 100 км. Зимой расход увеличивается до 17-18 кВт*ч. около 29 кВт*ч на 100 км. Эту цифру можно перевести в 0, 9 кг водорода на 100 км. Надежность 1,5 раза больший ресурс службы Взрывоопасен Заправка Быстрая Быстрая Медленная Быстрая Запуск Быстрый запуск за счёт большой величины пускового момента Эксплуатация Требуется коробка переключения передач 1) Требуется коробка переключения передач 2) Небольшой вес 1) Простая эксплуатация 2) Компактные размеры 1) Высокая стоимость эксплуатации Дополнительно плюсы Солярка, одновременно, выполняет роль смазки Небольшой вес Простота в использовании 1) Не требуется частое обслуживание 2) Силовая установка и источник энергии работают стабильно даже на морозе

Слайд 6

Сравнительная таблица НЕДОСТАТКИ Вид двигателя Двигатель Дизеля ДВС. Электродвигатель Водородный двигатель 1) Дизельное топливо густеет при низких температурах, что затрудняет его пуск в зимнее время 2 Шумный на а холостых оборотах 1) Малый срок службы батареи 2) Большой объем и вес батареи 1) увеличенная масса автомобиля 2) Трудно транспортировать и хранить водород

Слайд 7

Почему «да» Почему «нет» Запасы топлива на планете уменьшаются Чтобы провести электролиз и получить необходимое количество энергии требовалось много электричества, что делало такой вид топлива нерентабельным. Можно использовать гибридный водородный двигатель в качестве присадки в двигателях внутреннего сгорания к бензину или газу Безопасное использование газа возможно при низких температурах до -30⁰С и при относительно высоких до +30⁰С. При использовании водорода улучшается воспламеняемость топлива Из-за высокой степени летучести газа повышается риск воспламенения. Пламя водорода почти невидимо Уменьшается коррозия металлов и вибрация Заправить автомобиль с ДВС на водороде возможно только на заправке. Отсутствие инфраструктуры заправочных станций. Для применения водорода нет необходимости в устройстве дополнительного топливного бака, водород вырабатывается из дистиллированной воды Высокая стоимость топливных элементов и водородного двигателя. Сложности в организации промышленного хранения водорода и требование соблюдения особых правил эксплуатации при заправке или транспортировке топлива. Расстояние , которое можно проехать, увеличивается на 30 %, т.к. расход водорода меньше расхода бензина на единицу расстояния. Автомобиль на базе водородного двигателя обслуживать в 100 раз дороже, чем обычный двигатель Высокий уровень экологичности , хотя невысокая степень загрязнения присутствует из-за наличия в механизме автомобиля масла. H2 без О2 может привести к удушью. H2 не видим, не имеет запаха, не ядовит. Сжиженный газ - водород имеет очень низкую температуру. При утечке из бака и непосредственным контактом с открытыми участками тела человека он приведет к серьезному обморожению. Высокий КПД Водородный двигатель занимает большой объем Водород единственный возобновляемый источник энергии В чистом виде газообразный водород найти практически невозможно, т.к. газ необычайно легок и в чистом виде быстро поднимается в верхние слои атмосферы и безвоздушное пространство. H2 можно получать даже из отходов и сточных вод Чтобы водород использовать в качестве топлива, нужно извлечь его из Н2О и СН4 и перевести в сжиженный вид. Для получения водорода путем электролиза необходимы дорогостоящие катализаторы и энергоемкий процесс сжижения: на 1 кг водорода потребуется примерно 10–14 кВт*ч.

Слайд 8

Выводы: Перспективы использования водородного топлива в наземном транспорте присутствуют, но из-за дорогого производства автомобилей и трудного производства водорода данный тип двигателей, пока что, считается самым невыгодным ; Вид водородного топлива ещё мало изучен : минусов , по сравнению с другими видами топлива , больше; Технология водородного топлива , используемого в водородных двигателях требует дальнейшего изучения .