Водород в автомобилях: опасности и сложности использования

Роль российских компаний в новой энергетике

Однако для пилотных проектов подходит не только Северная Африка. Как показывает проект водородного трамвая, запущенного в Санкт-Петербурге в ноябре 2019 года, современные российские города прекрасно подходят в качестве «шоурумов» для водородных технологий. Такие яркие примеры внедрения инноваций будут иметь положительный имиджевый эффект не только для экономики России, но и для долгосрочного сотрудничества с Евросоюзом.

Потенциал этого сотрудничества частично отражен в энергетической стратегии Российской Федерации, опубликованной день в день с немецкой водородной стратегией. В документе водород обозначен как топливо с высоким экспортным потенциалом. К 2024 году российский экспорт водорода должен составить 0,2 млн т, а к 2035 вырасти до 2 млн т. По планам Минэнерго, Россия должна занять до 16% мирового рынка водорода.

В парадигме, когда уровень развития и благосостояния страны напрямую зависят от экспорта энергоресурсов, ставка на водород совершенно оправдана. Эта технология может стать дополнительным драйвером развития в общем балансе экспорта. Но чтобы реализовать эти амбициозные планы, российским корпорациям нужно уже сейчас развивать водородную энергетику и оперативно пересматривать свои бизнес-модели, ведь «энергетический переход», на который нацелились немцы, неминуемо приведет к снижению спроса на нефтепродукты и природный газ в ближайшем будущем.

Нефтяники на службе «зеленой экономики»

В первую очередь о водороде стоит задуматься нефтяным компаниям, поскольку эта технология напрямую ударит по их бизнес-моделям. Первыми это осознали в Shell. Британско-нидерландский концерн осознанно выбрал путь перелома собственной бизнес-модели и начал инвестировать в возобновляемые источники энергии, синтетическое топливо и электромобили. На данном этапе эти направления полностью противоречат существующей бизнес-модели компании, основанной на добыче, переработке и торговле нефтяными продуктами. Однако в долгосрочной перспективе, с наступлением «зеленой экономики», эти технологии станут для корпорации точками колоссального роста.

О смене парадигмы пора задуматься и «Газпрому», тем более что водород не противоречит существующей бизнес-стратегии концерна, а наоборот дополняет ее. Компания обладает обширной сетью трубопроводов, которые могут транспортировать не только природный газ, но и водород. Впрочем, концерн уже изучает возможности водорода и заказал технико-экономическое обоснование его промышленного производства Немецкому технологическому институту Карлсруэ (KIT).

Больше информации и новостей о том, как «зеленеет» бизнес, право и общество в нашем Telegram-канале. Подписывайтесь.

Есть ли будущее у автомобилей на водородном топливе

В настоящее время имеется множество препятствий для того, чтобы перевести большую часть автомобилей на водородное топливо:

Высокая цена водорода. Примерная цена 9 долларов на 100 км пробега. Гибридный автомобиль (Toyota Prius) проедет те же сто км за 2,8 долларов, а Tesla Model S – за 3 бакса. А снижение цены на водород до уровня цен на бензин не прогнозируют даже сами производители автомобилей. Поэтому здесь не получится никакой экономии как при покупке транспорта, так и при заправках.

Производство водорода — вредно для экологии. Сейчас водород производится при помощи паровой конверсии метана, либо частичного окисления. После производства чистого водорода в атмосферу оксид углерода (углекислый газ, CO2), против которого борются многие страны при помощи альтернативных источников энергии для автомобилей. Поэтому здесь получается замкнутый круг.

Отсутствие развития водородных заправок. Для открытия средней водородной заправочной станции требуется не очень большие средства. Все станции можно пересчитать по пальцам, поэтому на водородном автомобиле далеко не уедешь. Придётся осуществлять поездки только в тех местах, где имеются эти самые водородные станции.

Высокая цена на водородные автомобили. Цена на Toyota Mirai на данный момент составляет от 58 тыс. долларов, а на самом деле его продают почти по себестоимости. Из-за таких цен многие не спешат с покупкой таких автомобилей.

Отсутствие преимуществ перед электрокарами. Запас хода, цена заправки, безопасность, мощность и разгон – везде выигрывают электрические автомобили по сравнению с водородными машинами. Единственный плюс у водородных авто – это очень быстрая заправка – 3-5 минут, тогда как электромобили заправляются за 30 минут и более. В любом случае можно в электрокарах можно быстро поменять батарею и через пару минут ехать на «полном баке». Да и когда изобретут более быстрый метод заправок электрических автомобилей, то водородные авто отойдут на 2 план.

Для чего тогда автоконцерны производят и разрабатывают автомобили? Во-первых, это вложение, вдруг через несколько лет именно эта технология окажется наиболее перспективной. Во-вторых, между фирмами идёт соперничество. В-третьих, в некоторых штатах законодательство так поменялось, что сделать водородное авто в 5 раз выгоднее, чем электрокар, плюс государство даёт постоянные гранты и вливания на развитие заправок. Если появится большое количество заводов по производству водорода, то цена автомобилей и водорода будет более интересная.

Видео: Автогиганты бьют по ТЕСЛА: ВОДОРОДНЫЕ автомобили будущего!

Водородный автомобиль – это авто будущего, к переходу на которые могут перейти в недалёком будущем. Сейчас самый популярный авто на водороде – это Toyota Mirai, стоимость которого сравнима с ценой электрокаров. Обеспечивается работа автомобилей при помощи специальных топливных ячеек или элементов, число которых достигает несколько сотен.

Если бы цена на газ была меньше, а заправок было бы больше, то авто с водородными двигателями получили бы не меньшую популярность, чем электромобили. Посмотрим, что покажет будущее.

Сколько раз прочитали статью: 4 350

Справка

Водород — первый элемент периодической системы элементов. Широко распространён в природе. Катион (и ядро) самого
распространённого изотопа водорода 1H — протон. Свойства ядра 1H позволяют широко использовать ЯМР-спектроскопию
в анализе органических веществ.

Некоторые изотопы водорода имеют собственные названия: 1 H — протий (Н),
2 H — дейтерий (D) и ³H — тритий (радиоактивен) (T).

Простое вещество водород — H 2 — лёгкий бесцветный газ. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Нетоксичен. Растворим в

и ряде металлов:

,

,

,
.

История

Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии
как науки. Знаменитый английский физик и химик Г. Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом».
При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные
выводы. Французский химик А. Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил
синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух»
входит в состав воды и может быть из неё получен.

По распространённости в нашей Вселенной водород занимает первое место. На его долю приходится около 92% всех атомов
(8% составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — менее 0,1%). Таким образом, водород — основная
составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °С)
и межзвёздного пространства, пронизанного космическим излучением, этот элемент существует в виде отдельных атомов. Массовая
доля водорода в земной коре составляет — 1 % — это девятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется
не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17% (второе место после кислорода, доля атомов
которого равна ~ 52%). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и
кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях практически весь водород
на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в
атмосфере (0,00005% по объёму).

Происхождение названия

Лавуазье дал водороду название hydrogène (от др.-греч. ὕδωρ — «вода» и γενναω — «рождаю») — «рождающий воду». Русское наименование
«водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году.

Взрыв водорода vs взрыва кислорода: какой газ выигрывает по силе взрыва?

В чем разница между взрывом водорода и взрывом кислорода, и есть ли она вообще? Давайте взглянем на последовательный поджиг трех шаров и посмотрим на разницу в мощности (при просмотре уменьшите звук):

Разница очевидна, не правда ли?

Кислород, принимая участие в процессе множества взрывов, приобрел репутацию «плохого парня». Некоторые люди даже думают, что кислород взрывоопасен. Как мы можем увидеть из представленного эксперимента, без кислорода хоть и не может произойти необходимый химический процесс для взрыва, сам по себе газ не несет в себе взрывоопасности. По сути, он не более чем дополнение, аксессуар для большого ба-бах!

Горение – суть удаление кислорода из области, окружающей горящий объект, и добавление его к тому материалу, который сжигается. Пожар не может начаться без кислорода. Но сам кислород совершенно безвреден в «химии» пожара. Когда джентльмен с горелкой на длинной ручке перемещается от одного шара к другому, он демонстрирует взрывную способность водорода, кислорода, а также смеси водорода и кислорода, так называемого «гремучего газа», если соблюдена пропорциональность.

Кислород с точки зрения взрыва является настоящим разочарованием (красный шарик). Без инициирующего вещества сам по себе газ под восьмым порядковым номером в таблице Менделеева не способен сделать ничего, кроме не очень громкого «БАХ!». Ну прям ничуть не больше, чем в том случае, если вы в шарик булавкой ткнете. Горения кислорода не происходит.

Поэтому, если поджечь спичку, кислород вокруг нее не воспламенится, он лишь будет поддерживать горение в непосредственном соприкосновении с горящим объектом.

Но первым «на воздух взлетает» шар, наполненный водородом. Происходит впечатляющий взрыв. На самом деле одна из причин, почему это так впечатляет, – это то, что мы можем это видеть. Требуется время, чтобы чистый водород смешался с кислородом в воздухе, и это время позволяет нам увидеть краткое, красивое распространение огня.

Когда взрывается воздушный шар, заполненный водородом и кислородом (тот самый «гремучий газ», включающий от 71 до 80 процентов водорода), взрыв происходит так быстро, что на мгновение кажется, что кто-то ускорил пленку, а звук-то какой от последнего взрыва мощный!

Это легко объяснимо, просто в этом миксе газов необходимые элементы уже смешаны и ждут своего часа: водород, воспламеняемый при помощи кислорода.

Этот гремучий газ стал одной из самых больших головных болей инженеров проектирующих водородные автомобили. При аварии и разгерметизации баллона с водородом, газ может смешаться в необходимой пропорции, и будет достаточно небольшой искры для очень мощного взрыва. В связи с этим на водородных автомобилях ставятся специальные ячейки для хранения опасного газа.

Водородные цели Европы

Попытки наладить использование водорода в качестве энергоносителя ведутся уже давно. Но сейчас, на фоне стремления ЕС к 2050 году сократить уровень углеродных выбросов до нуля, водородная энергетика переживает очередное возрождение.

Согласно представленной в начале июля стратегии Еврокомиссии, к 2030 году водородное топливо должно стать интегральной частью энергосистемы Евросоюза. В ближайшие четыре года в ЕС должно быть обеспечено строительство электролизных установок, которые позволят запустить производство до 1 млн тонн возобновляемого водорода. В перспективе водород планируется использовать в секторах, трудно поддающихся процессу декарбонизации, например, в тяжелой промышленности и на транспорте. В то же время ЕС признает необходимость использования природного газа по меньшей мере до 2030 года.

В свою очередь 11 крупных компаний Европы, обладающих инфраструктурой по транспортировке и хранению газа, представили свой план водородного будущего, согласно которому к 2040 году протяженность водородных трубопроводов достигнет 23 тыс. км, а 75% из них будет состоять из переоборудованных газовых труб. Перестроить на водород, в частности, планируется и трубопровод, который является продолжением балтийских маршрутов поставок газа из России — «Северный поток» и строящийся «Северный поток — 2». Последние при этом рассматриваются как «потенциальные дополнительные маршруты» поставок.

По словам аналитиков, в настоящее время без серьезной модернизации инфраструктура газопроводов допускает подмешивание c природным газом (метаном) до 10-20% водорода

«Принимая во внимание климатическую повестку ЕС, в частности недавно принятую водородную стратегию, предусматривающую импорт водорода из соседних стран, компания-оператор, равно как и «Газпром» серьезно прорабатывают вопрос прокачки газоводородной смеси. Тем более у «Северного потока — 2″, в отличие, например, от текущей газопроводной системы Украины, будут для этого технические возможности», — отмечает директор по исследованиям Vygon Consulting Мария Белова

К тому же, добавляет она, поставка водорода позволит поднять вопрос о смягчении условий по действующему ограничению на резервирование 50% мощности «Северного потока — 2».

Минусы

  • Сложность добычи. Несмотря на то, что водород широко распространён в природе в различных химических соединениях, добыть его в чистом виде чрезвычайно сложно. Будучи природным газом, водород очень лёгок, поэтому без осознанного ограничения со стороны человека, сразу после отделения он поднимается и оседает в верхних слоях атмосферы. Это, конечно, несколько усложняет технологии: разные способы добычи требуют разных затрат.
  • Отсутствие стандартов хранения и разработки. Из-за того, что изучение водородного топлива прекратилось после появления на арене бензина, эта сфера так и остаётся неизученной. Промышленным компаниям до сих пор неизвестно, как стоит хранить водород, как его перевозить – необходимые для этого эксперименты никем не проводились. Если их проводить, нужно, опять же, тратить огромные суммы.
  • Неразработанные размеры. Несмотря на то, что сложность самого водородного механизма несколько меньше, чем бензодвигателя, к сожалению, эта технология до сих пор не совершенна, из-за чего машины, в которых устанавливается двигатель, имеют огромные габариты. Конечно, эта проблема решается путём исследований и экспериментов, но ими пока что занимаются немногие.
  • Массивность производства. Если водород позволяет ездить на экологически безвредном транспорте, почему промышленные гиганты до сих пор не обращаются к этому способу? Увы, причина кроется в радикальных отличиях добычи бензина и водородного топлива: машины и механизмы в корне отличаются. Для полной переработки производства потребуется много времени и ресурсов, потратить которые готовы немногие. К тому же, полноценный переход на производство водородного топлива – это всё-таки риск, так как неизвестно, примут ли его покупатели, что, кстати говоря, отдельный минус.
  • Неподготовленность общества. Если в теории допустить, что какая-либо промышленная компания всё-таки начнёт использовать водородное топливо, она поставит себя в очень тесное положение, так как большинство заправок оборудовано именно под бензин. Представляете, сколько труда и денег понадобится, чтобы обеспечить наличие водородных заправок? Без чёткой уверенности в том, что людям это пригодится, компании не готовы так рисковать. А люди, к сожалению (по крайней мере, большая их часть) весьма безответственно относятся к экологической ситуации и не готовы прислушиваться к призывам экологически настроенной общественности.
  • Взрывоопасность. Ещё одна причина, по которой исследования водородного топлива приостановлены – его взрывоопасность. Если стандарты работы, например, с атомной энергетикой уже выработаны (учёным известно, как себя вести, чтобы соблюдать безопасность), о водороде так не скажешь. Известно, что водородная бомба высвобождает огромное количество энергии, снося и разрушая всё на своём пути. Опасность таких исследований, напрямую связанных с риском для человеческой жизни, останавливает учёных.

Производство

Водородная энергетика использует несколько способов производства водорода.

Газ сначала должен быть получен в чистом виде, прежде чем энергия из него может быть получена. Это требует легкодоступного недорогого сырья, содержащего этот химический элемент. Кроме воды (H2O), которая состоит из водорода (H) и кислорода (O) могут быть применены смеси углерода. Это в первую очередь природный газ или метан (CH4). Мазут и уголь также состоят из водорода (H) и углерода (C), но имеют гораздо более высокую долю углерода, чем природный газ.

Из углеводородов

Современные промышленные методы получения водорода почти исключительно используют ископаемые  топливо, как природный газ, сырую нефть или уголь, как сырье. Такие методы, как паровой риформинг или частичное окисление паром для получения водорода из ископаемых углеводородов. Этот процесс химически отделяет углерод который после этого превращается в окись углерода (CO). Эти методы добычи водорода не являются идеальным вариантом с целью активной защиты климата.

В основном, упомянутый способ производства водорода из ископаемых  источников работает при высоких температурах обработки. Это требует большого количества внешних ресурсов.

Поэтому для получения водорода необходимы другие методы, с тем чтобы он был экологически чистым и безопасным. Идеальным способом является электролиз.

Методом электролиза

Немецкий химик Иоганн Вильгельм Риттер впервые использовал электролиз для получения водорода еще в 1800 году. С помощью электрической энергии, электролиз разлагает воду на водород и кислород.

Особенностью электролиза может быть то, что если электроэнергия добыта из возобновляемых источников, то производство водорода во всем цикле  может выделять только углекислый газ.

С помощью этого метода два электрода погружают в проводящий водный электролит. Это может быть смесь воды и серная кислота или гидроксид калия (KOH). Аноды и катоды проводят постоянный ток в электролитах и на них образуются газы водород и кислород. Хотя электролиз уже достиг высокого уровня технического развития, как экологически совместимый вариант производства кислорода, другие альтернативные методы также разрабатываются.

Термохимический метод

При температуре выше 1700° C вода непосредственно разлагается на водород и кислород.  Однако эти температуры требуют дорогостоящих термостойких средств. Необходимую температуру можно уменьшить ниже чем 1000° С через различные сопряженные химические реакции.

Биологическое получение

Другие методы включают фотобиологическое производство водорода. Суть этого метода в том, что некоторые водоросли во время роста при нехватке серы производят водород.  Это типа биореакторов использующих свет для разложения воды.

Полезна ли водородная вода для здоровья?

Хотя исследования на людях относительно пользы водородной воды ограничены, несколько небольших исследований дали многообещающие результаты.

Может обладать антиоксидантными свойствами

Свободные радикалы – это нестабильные молекулы, которые способствуют окислительному стрессу, являющемуся основной причиной заболеваний и воспаления (2).

Молекулярный водород борется со свободными радикалами в вашем организме и защищает ваши клетки от воздействия окислительного стресса (3).

В восьминедельном исследовании с участием 49 человек, получавших лучевую терапию во время лечения рака печени, половине участников было предписано ежедневно выпивать 1500-2000 мл обогащенной водородом воды.

В конце исследования у тех, кто потреблял водородную воду, наблюдалось снижение уровня гидропероксида – маркера окислительного стресса – и лучшая антиоксидантная активность после лучевой терапии, чем в контрольной группе (4).

Однако недавнее четырехнедельное исследование, проведенное на 26 здоровых людях, показало, что ежедневное употребление 600 мл водородной воды не снижает маркеры окислительного стресса, такого как гидропероксид, по сравнению с группой плацебо (5).

Чтобы подтвердить, снижает ли потребление водорода влияние окислительного стресса как у здоровых людей, так и у людей с хроническими заболеваниями необходимо провести дополнительные исследования.

Может принести пользу людям с метаболическим синдромом

Метаболический синдром – это состояние, характеризующееся повышенным уровнем сахара в крови, повышенным уровнем триглицеридов, высоким уровнем холестерина и избытком жира в области живота.

Предполагается, что одним из факторов является хроническое воспаление (6).

Некоторые исследования показывают, что водородная вода может быть эффективной в снижении маркеров окислительного стресса и улучшении факторов риска, связанных с метаболическим синдромом.

В одном 10-недельном исследовании 20 людям с признаками метаболического синдрома, необходимо было употреблять 0,9-1 литр обогащенной водородом воды в день.

В конце исследования у участников наблюдалось значительное снижение уровней «плохого» холестерина ЛПНП и общего холестерина, увеличение уровней «хорошего» холестерина ЛПВП, повышение антиоксидантной активности и снижение уровня воспалительных маркеров, таких как TNF-α (7).

Может принести пользу спортсменам

Многие компании продвигают водородную воду в качестве естественного средства для улучшения спортивных результатов.

Продукт может помочь спортсменам, уменьшая воспаление и замедляя накопление лактата в крови, которое является признаком мышечной усталости (8).

Исследование, проведенное на десяти футболистах мужского пола, показало, что у спортсменов, которые выпили 1500 мл обогащенной водородом воды, отмечался более низкий уровень лактата в крови и снижение мышечной усталости после физических нагрузок по сравнению с группой плацебо (9).

Другое небольшое двухнедельное исследование с участием восьми велосипедистов мужского пола показало, что мужчины, которые ежедневно потребляли 2 литра обогащенной водородом воды, имели большую выходную мощность во время заездов, чем те, кто пил обычную воду (10).

Тем не менее это относительно новая область исследований, и необходимы дополнительные исследования, чтобы полностью понять, как употребление обогащенной водородом воды может принести пользу спортсменам.

Извержение вулкана Тамбора и года без лета в Европе

супервулкан Тамбора с кратером диаметром 6,5-7 км

Извержение супервулкана Тамборы 1815 года достигло 7 баллов по шкале VEI, и стало крупнейшим вулканическим извержением в истории человечества, гигантским по оценке объёма выброшенного материала в 150—180 км³.

Если принять во внимание, что 50-80% газов любого вулкана это водяной пар, за несколько месяцев извержения в воздух было выброшено 90-135 км³ воды, почти Братское море – второе по объёму на Земле искусственное водохранилище объёмом 169,3 км³, было поднято в атмосферу. Безусловно, пепел супервулкана привёл к значительному уменьшению потока Солнечного света, достигающему поверхности Земли

Безусловно, пепел супервулкана привёл к значительному уменьшению потока Солнечного света, достигающему поверхности Земли.

Тьма (выдержки стихотворения Джорджа Ноэля Гордона Байрона, 1816 г.)

«Я видел сон… Не всё в нём было сном.Погасло солнце светлое, и звёздыСкиталися без цели, без лучейВ пространстве вечном; льдистая земляНосилась слепо в воздухе безлунном.Час утра наставал и проходил,Но дня не приводил он за собою…И мир был пуст;Тот многолюдный мир, могучий мирБыл мёртвой массой, без травы, деревьевБез жизни, времени, людей, движенья…То хаос смерти был»

Так красочно-уныло поэт описал начало триады годов без лета 1816-19гг.

Представим себе, что извержение Тамбора – это лишь часть активизации процесса дегазации водорода земных недр в масштабах планеты , и этот процесс с той или иной степенью интенсивности происходил, начиная с раскола всеЗемли (Пангеи) на современные континенты.

Это неизбежно приводит к росту океанического дна в зонах срединноокеанических хребтов и увеличению площади поверхности Земли. Плотность атмосферы при этом падает (по закону Шарля), что влечёт и среднегодовое падение температуры на всей планете!

Самое интересное, что наводнение продлится не долго, так как процесс водородной дегазации приводит к активизации роста дна океанов в рифтовых зонах срединноокеанических хребтов и уровень воды спадает из-за роста площади океанов, как это наглядно видно на модели расширения Земли.

  1. Le 15me DELUGE ou quarantine mille en Europe / Paris 1867
  2. Дабахов И.А. / Метеоритный поток, как причина локального наводнения / 02.01.2018
  3. Дабахов И.А. / Водородное дыхание Земли / 24.03.2017

Игорь Дабахов

***
Источник.

Водородная вода для людей в возрасте

Водородная вода особенно рекомендована людям в возрасте, когда резко возрастает скорость старения. Ее действие:

  • приостанавливает процессы старения;
  • снижается количество поврежденных клеток;
  • восстанавливается иммунная защита;
  • появляется жизненная энергия;
  • снижаются проявления хронических процессов;
  • снижен риск онкологии и возрастных заболеваний за счет поддержки процессов метаболизма и естественной защиты ДНК.

Вода с молекулярным водородом помогает людям в возрасте сохранять физическую активность. Это связано с транспортными функциями водорода, доставляющего полезные вещества в клетку.

Геотермальная энергия – недооценённый фактор климата планеты

Основным фактором формирующим климат Земли являются, безусловно, движение воздушных масс, нагреваемых в первую очередь энергией Солнца. Но оказывается, внутренняя энергия недр нашей планеты вносит больший тепловой вклад, чем считалось ранее.

Активные вулканы мира.

Не трудно заметить, что многие действующие вулканы, располагаются под толщей вод океанов и их извержения обычно не видны жителям планеты.

Ученые NASA обнародовали карту, на которой изображены температурные аномалии в мире, отклонения от средней температуры в определенном регионе: Красным обозначены участки, температура которых выше средней, голубым – ниже, белым — температура соответствует норме.

Ученые отмечают, что прибор собирает данные о температуре поверхности земли, а не воздуха.

Мы видим, что сейчас возникают устойчивые зоны потеплений и похолоданий, связанные с состояниями литосферы, которые климатологи не принимают во внимание. Эти тенденции говорят о понижении температуры в США (кроме Калифорнии), и увеличении среднегодовой температуры в Восточной Европе, Турции и Иране

Все мы слышали о глобальном влиянии на климат Земли океанических течений, в первую очередь Ель-Ниньо и Гольфстрима, но мало кто задумывался, что значительная часть тепловой энергии этих течений поступает не только от Солнца, как нас учат в школе, но из глубин Земли через океанические разломы коры.

Анализ снимков спутника “Aqua“ наглядно показывают значительность выходов геотермальный энергии в районах срединно-океанических хребтов. Высокое энергоизлучение Гренландии и Антарктиды обусловлено значительным альбедо их поверхности за счёт постоянного ледового покрова.

В районах активного вулканизма термальные источники проявляются в виде гейзеров и струй пара, выносящих на поверхность пароводяные смеси и пары с глубин 500—1000 м, где вода находится в перегретом состоянии (+150…+200 °C). В подводных гидротермальных источниках (“черных курильщиках”) наблюдаются температуры до +400 °C. А в многочисленных подводных вулканах температура лавы может доходить до +1500 °C.

Давайте рассмотрим некоторые из причин, в том числе серьезные опасности, которые могут быть связаны с водородной энергетикой.

Первый минус. -Да, это правда, водород самый распространенный элемент во всей Вселенной, однако на самой Земле в чистом виде газообразный водород найти сегодня практически невозможно. Этот газ необычайно легок. Поэтому в чистом виде он очень быстро (почти моментально) поднимается к верхним слоям атмосферы и уходит дальше в безвоздушное пространство.

В подавляющем большинстве случаев атомы водорода связаны с другими типами атомов в разнообразные молекулы, которые образуют после этого различные вещества. Вот например, H2O, более известная нам всем, как вода, или тот же СН4, также известный, как метан, оба эти элемента содержат в себе молекулы водорода.

Поэтому получается, прежде чем водород может быть использован в качестве альтернативного топлива, он сначала должен быть извлечен из этих самых веществ, а затем уже переведен в особое состояние, то есть как правило, в тот самый сжиженный и необходимый нам вид.

На все эти действия потребуются очень большие затраты энергии, а значит и коллосальные материальные средства. К примеру, для извлечения H2 (водорода) из воды с помощью электролиза требуется большое количество электроэнергии, что на данный момент просто нерентабельно. По разным подсчетам стоимость 1 литра сжиженного водорода составляет примерно от $2 долларов и до 8 Евро, в зависимости от способа его добычи.

Следующим звеном в цепочке под номером два идет: -отсутствие развитой структурной сети самих водородных заправок. Стоимость оборудования для таких заправочных станций в разы выше, чем у обычной АЗС. Существует различные проекты для водородозаправляющих станций, как от классических АЗС, так и до частных минизаправок. При сегодняшнем развитии смежных технологий все эти проекты чрезвычайно дороги и относительно опасны.

Развитие сети водородных заправок дело будущих десятилетий. Именно столько должно пройти времени, чтобы стоимость их постройки была целесообразной.

Существуют ли опасности, которые связаны с наличием большого количества чистого водорода скопившегося в одном месте? Безусловно существует. Когда жидкий водород хранится в резервуарах, это безопасно, но стоит ему просочится в окружающую среду, как он моментально превращается в гремучую смесь (гремучий газ).

В плюсах мы уже отметили, что водородом можно заправлять автомобили с обычным двигателем внутреннего сгорания (в домашних условиях не повторять! ОПАСНО!!!), но однако, этот обычный двигатель проработает на чистом водороде не долго. Он быстро сломается. При сгорании водородной смеси выделяется большее количество тепла, чем при сгорании того же бензина, а это может привести под высокими нагрузками к перегреву клапанов и поршней двигателя. Помимо этого ,под воздействием высоких температур H2 (водород) может влиять на саму смазку в двигателе и на материалы из которых сделан мотор, что непременно приведет к повышенному износу рабочих частей агрегата.

Отсюда мы делаем неутешительный вывод: -без очень дорогостоящей модернизации ДВС, которая должна приспособить мотор к работе на этом виде горючего, использование водорода как топлива не приведет к ожидаемому результату.

А пока все построенные объекты для заправки автомобилей водородом скорее всего используются в качестве рекламного хода и для демонстрации возможностей будущего.

Топливные ячейки стоят на третьей позиции в качестве минусов. Эти вроде безопасные элементы тоже не избежали тернистого пути метода проб и ошибок. Как и с теми же заправочными станциями и с теми же двигателями ДВС, все упирается именно в стоимость применяемых на данный момент технологий.

Приведем один пример. В качестве катализатора в этих топливных элементах используется на данный момент платина. А теперь представляете друзья стоимость такой детали?!

Некоторые технологии для ДВС настолько дороги, что проще купить жене платиновое кольцо с бриллиантом, чем заменить сломавшуюся деталь в водородном автомобиле.

Хорошая новость в этом достаточно дорогом деле заключается в том, что ученные непрерывно день-изо-дня ищут замену этому драгоценному металлу. Разрабатываются все новые технологии, проходят тестирования новые современные материалы. В конечном итоге ученые надеются, что «топливные элементы будущего» могут существенно снизить себестоимость сегодняшних элементов в 1000 раз и более.

Источники:

  1. В.И.Вернадский, Избранные сочинения, том 4, кн. 2, стр. 13 –14, 1960
  2. Геохимические особенности природных газов алмазодобывающих рудников западной Якутии. Маркшейдерия и недропользование, 49(5), 30-34. Сороченко М. К., Дроздов А. В. (2010).
  3. О содержании водорода в свободных струях в Хибинах. Кривцов А. И., Войтов Г. И., Фридман А. И., Гречухина Т. Г., Линде И. Ф., & Полянский М. Н.(1967). Доклады АН СССР, 177(5), 1190—1192.
  4. Исследование влияния сейсмической активности на ионный состав верхней ионосферы Похунков А. А., Тулинов Г. Ф., Похунков С. А., Рыбин В. В., Гелиогеофизические исследования. 2013. № 1. С. 90-98.
  5. Землетрясения. Сывороткин В. Л., Журнал Пространство и время 2011. № 2
  6. 7 самых странных и загадочных явлений озера Байкал
  7. Задачи и первые результаты бурения Уральской сверхглубокой скважины Башта К.Г., Горбачев В.И., Советская геология 1991.N 8. С.51-63.
  8. Водородная дегазация Земли и месторождения нефти. Сывороткин В.Л., МГУ

Эта статья также доступна на следующих языках:

  • 2
  • 25
  • 11

Плюсы

Преимущества водородной энергетики:

  • Является экологически чистым продуктом. Применение водорода в качестве топлива не наносит вред окружающей среде. Учёные выявили, что при использовании природного водорода в окружающую среду не выделяется никаких вредных веществ, что нельзя сказать про топливо на другой основе. Именно поэтому водородное топливо становится ведущей идеей учёных. Но, увы, пока не получается распространить использование водородной энергетики по всему миру.
  • Автомобили на водородном топливе проезжают в 2-3 раза больше километров, чем автомобили на другом топливе. Подобное связано с тем, что водородное топливо меньше расходуется, но позволяет извлекать из себя такое же количество энергии.
  • Перевозка водорода осуществляется без проблем. Водород хранится в газообразном состоянии, поэтому его легко перевозить по трубам или большим ёмкостям.
  • Больший срок хранения. Условия хранения также проще, чем у другого топлива.
  • Разнообразное применение. Водородная энергетика может быть применена в автомобильной сфере, промышленности, жилищном хозяйстве, инженерном деле.

Большое количество преимуществ водородной энергетики побуждают учёных задумываться над целесообразным применением природного элемента. На данный момент изучаются и разрабатываются более дешёвые способы получения водорода. Но пока всё находится на стадии изучения и разработки. Нельзя за стопроцентной уверенностью сказать, когда именно водородная энергетика будет использоваться повсеместно.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий