Можно ли использовать водород в качестве топлива?

Можно ли использовать водород [газ] в качестве топлива [для автомобилей]?

Технически — да. Практически — нет.

Франсуа Исаак де Риваз ... изобрёл двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, с электрическим зажиганием и описал его во французском патенте, опубликованном в 1807 году

- Википедия

Люди продолжали изобретать транспортные средства, работающие на газе. Во время Второй мировой войны произошло кратковременное возрождение этой идеи.

Транспортное средство на фото работает не на водороде, а на другом газе, но вы понимаете, к чему я клоню.

Да, но для двигателей внутреннего сгорания это было бы непрактично. Хотя водород обладает очень высокой плотностью энергии на килограмм, его производство, сжатие и хранение только для того, чтобы потерять 70 % его потенциальной энергии из-за тепловых потерь, не имеет особого смысла. Поэтому в большинстве водородных транспортных средств используются топливные элементы. Их более высокий КПД (до 60 %) в сочетании с высоким КПД электродвигателей (до 92 %) более целесообразен. Однако даже в этом случае дизельный двигатель остаётся более конкурентоспособным вариантом.

Водород — идеальный газ для сжигания, поскольку при сгорании (соединении водорода и кислорода) в правильном соотношении не образуются вредные побочные продукты. В результате получается чистая вода, и это нормально.

Есть несколько транспортных средств и компаний, которые изучают возможность использования чистого водорода в качестве горючего топлива.

Инженерная задача состоит в том, чтобы найти способ транспортировки, заправки и безопасного хранения большого количества сжатого водорода в топливном баке транспортного средства. Когда-нибудь это станет возможным, но сейчас это довольно сложно. Катастрофа «Гинденбурга» навсегда показала, насколько опасно хранить большое количество легковоспламеняющегося водорода в транспортном средстве. (Хотя этот водород использовался для создания летательного аппарата легче воздуха и НЕ ПРЕДНАЗНАЧАЛСЯ для сжигания.) Это было в 1937 году, и почти 80 лет спустя водород по-прежнему так же легко воспламеняется...

Да, вы можете использовать газообразный водород. Основная проблема заключается в том, что его нелегко получить.

Большая часть водорода (около 95 % всего используемого сегодня водорода) производится путём частичного окисления метана и газификации угля, а также путём газификации биомассы.

Небольшое количество водорода образуется при электролизе воды (но для этого требуется много энергии)

Так что да, вы можете использовать любое горючее для двигателя внутреннего сгорания (хотя его нужно будет модифицировать, чтобы он соответствовал характеристикам горения водорода — скорость горения, температура и т. д. отличаются), но вы бы так не поступили, потому что это менее эффективно, чем водородные топливные элементы, и слишком дорого/сложно.

Водород использовался в качестве топлива в различных экспериментах. Самый масштабный эксперимент, о котором мне известно, — это BMW Hydrogen 7, 7-я серия с двигателем V12, выпускавшаяся с 2005 по 2007 год. Было выпущено около 100 таких автомобилей.
Этот двигатель можно было перевести с бензина на водород.

Разница в расходе топлива во многом обусловлена разной плотностью энергии: у бензина (дизельного топлива) она составляет 34,6 МДж/л, а у жидкого водорода — 10,1 МДж/л. Исходя из этих показателей плотности энергии, можно предположить, что расход водорода составит 47,6 л/100 км, а бензина (дизельного топлива) — 13,9 л/100 км, что очень близко к заявленному расходу в 50,0 л/100 км.

Основная проблема, связанная с водородом, — это его хранение:

Водородное топливо хранится в большом двухслойном баке объёмом почти 170 литров (45 галлонов) [6] с высокой степенью изоляции. Топливо хранится в жидком состоянии, а не в виде сжатого газа, что, по словам BMW, позволяет получить на 75 % больше энергии на единицу объёма в жидком состоянии, чем в виде сжатого газа под давлением 700 бар.[7] Изоляция водородного бака находится под высоким вакуумом, чтобы свести к минимуму теплообмен с водородом. Предполагается, что она эквивалентна стене из пенополистирола толщиной 17 метров (56 футов). [8]

Чтобы водород оставался жидким, его необходимо переохладить и поддерживать при криогенной температуре, не превышающей −253 °C (−423,4 °F). Если топливо не используется, водородный бак Hydrogen 7 начинает нагреваться, и водород начинает испаряться. Как только внутреннее давление в баке достигнет 87 фунтов на квадратный дюйм, примерно через 17 часов бездействия, из бака будет безопасно сброшено избыточное давление. Из-за этого за 10–12 дней он полностью потеряет содержимое резервуара. [9]

Танк большой и тяжёлый, и лишь малая часть его веса приходится на топливо:

Бак для водородного топлива вмещает примерно 8 кг (18 фунтов) водорода, чего достаточно для преодоления 201 километра (125 миль). Снаряжённая масса Hydrogen 7 примерно на 250 килограммов (550 фунтов) больше, чем у 760Li...

Третий способ — хранение в гидриде металла. Насколько я помню, Mercedes экспериментировал с этим в 1980-х годах, но, по имеющимся данным, их топливный бак стоил более 100 000 долларов, что делало его использование непрактичным.

При работе на водороде страдает и производительность. Обычный BMW V12 развивает мощность 327 кВт. Мощность водородного автомобиля была ограничена 191 кВт.

Автомобиль оснащен 6-литровым двигателем V12, который может работать как на бензине премиум-класса, так и на водородном топливе. Его мощность составляет 191 киловатт (260 л. с.; 256 л. с.), а крутящий момент — 390 Н·м (290 фунт-футов) при использовании любого вида топлива.[4]