vandenilis kaip kuras

su užsienio kolegomis ateities degalais vadina vandenilį. Kaune įsikūręs Lietuvos energetikos institutas atlieka tyrimus, susijusius su ateities degalais įvardijamo vandenilio naudojimu, rašoma “Lietuvos ryte”.

Pasak mokslinio bendradarbio akademiko Jurgio Vilemo, “reikia naftos pakaitalo automobiliuose, buityje ir pramonėje, o vandenilio naudojimas garantuoja efektyvesnę energijos gamybą ir beveik nulinę taršą”. Dabar institutas tiria, kaip mažesniame tūryje sutalpinti kuo daugiau vandenilio.
Reklama

Mokslininkai dirba kartu su JAV nacionaline laboratorija “Sandia”, Švedijos ir Prancūzijos bei Kauno Vytauto Didžiojo universitetu. Vandenilio projektams tikimasi gauti ir Europos Sąjungos sttruktūrinių fondų lėšų.
Tačiau, J. Vilemo teigimu, platesnis vandenilio panaudojimas degalams prasidės tik apie 2030 metus.
Pirmoji vandenilio degalinė Europoje jau atidaryta Islandijoje.

Vandenilis (lot. hydrogenium) cheminis elementas periodinėje elementų lentelėje, žymimas H. Vandenilio atominis skaičius – 1, tai pats lengviausias ir labiausiai paplitęs elementas visatoje. Normaliomis sąlygomis tai bespalvės, bekvapės, ypatingai degios dviatominės dujos.
Vandenilis – sudedamoji vandens dalis, taigi jo yra kiekvienoje organinėje medžiagoje ir kiekviename gyvame organizme. Vandenilis gali reaguoti su dauguma kitų elementų.
Turinys
[slėpti]
• 1 Izotopai
o 1.1 Protis
o 1.2 Deuteris
o 1.3 Tritis
• 2 Vardo kilmė

[taisyti]
Izotopai
Vandenilis yra vienintelis cheminis elementas, kurio izotopai turi nuosavus pavadinimus. Deuteris ir tritis naudojami termobranduoliniuose ginkluose, branduoliniuose reaktoriuose.
[taisyti]
Protis
Labiausiai paplitęs vandenilio izotopas, turintis 1 protoną. Gali būti nagrinėjamas, kaip atskiras protonas, pasigavęs 1 elektroną. Pročio atominė masė lygi 1.
[taisyti]
Deuteris
Branduolys susideda iš vieno protono ir

r vieno neutrono. Deuterio atominė masė lygi 2. Pavadinimas kilo iš graikų kalbos: deuteron – antrasis (izotopas).
[taisyti]
Tritis
Branduolys susideda iš vieno protono ir dviejų neutronų. Tričio atominė masė lygi 3. Pavadinimas kilo iš graikų kalbos: tritos – trečiasis (izotopas).
[taisyti]
Vardo kilmė
Terminą vandenilis lietuvių kalboje įvedė Jonas Jablonskis.

Vandenilis (H)

Periodinė grupė
Dujos

Atomo numeris
1
Išvaizda Bespalvės dujos

Atomo savybės
Atominė masė
(Molinė masė)
1,00794 а.m.v. (g/mol)
Atomo spindulys
79 pm

Jonizacijos energija
(pirmas elektronas) 1311,3 kJ/mol (eV)

Elektronų konfigūracija
1s1
Cheminės savybės
Kovalentinis spindulys
32 pm

Jono spindulys 54 (-1e) pm

Elektroneigiamumas
2,20 (pagal Paulingą)
Elektrodo potencialas
N/A
Oksidacijos laipsniai
1, -1
Termodinaminės savybės
Tankis
0,0708 g/cm³
Šiluminė talpa
14,767 J/(K•mol)
Šiluminis laidumas
0,1815 W/(m•K)
Lydymosi temperatūra
14,01 K
Lydymosi šiluma
0,117 kJ/mol
Virimo temperatūra
20,28 K
Garavimo šiluma
0,904 kJ/mol
Molinis tūris
14,1 cm³/mol
Kristalinė gardelė
Kristalinė gardelė
heksagoninė
Gardelės periodas
3,750 Å

CIA APACIOI GERA INFO ZIEK!!!!!!

Pastaruoju metu vėl daug kalbama apie vandenilio panaudojimą transporto priemonėse. Nieko nuostabaus: naftos kainoms siekiant naujų rekordų, alternatyvūs degalai negali nekelti susidomėjimo, juolab, kad vandenilio atsargos neįsivaizduojamai milžiniškos. Tačiau kol kas jo naudojimo kelių transporto priemonėse technologijos tebėra eksperimento stadija. Jei paastebėjote, kalbame apie technologijas, nors masinės informacijos priemonėse viskas dažniausiai suplakama į viena – kuro elementų (angliškai – fuell cell) panaudojimas. Iš tikrųjų tai visai ne taip.
Paprasčiausia vandenilį kaip kurą naudoti vidaus degimo varikliuose: jis puikiai dega, tad gali atstoti gamtines dujas, o variklių konstrukcijos net keisti nereikėtų – pakaktų išspręsti jo saugojimo automobilyje problemą ir sukurti tokią variklio maitinimo konstrukciją, kad ji būtų kuo lengvesnė ir maksimaliai saugi. Beje, dujinis vandenilis nėra toks kaloringas kaip benzinas, todėl visais atvejais eksperimentiniams automobiliams darbui va

andeniliu renkamasi didesnio darbo tūrio variklius.
Kita technologija – jau minėti kuro elementai. Iš karto įspėjame: jei kur išgirsite, kad automobilis varomas kuro elementais – netikėkite. Kuro elementai – tai ne degalai ir ne variklis. Tai sudėtingi įtaisai, kuriuose vandenilis elektrocheminio proceso metu jungiasi su paduodamu į kuro elementą oro deguonimi, sudarydamas paprasčiausią vandenį. Šios reakcijos metu pagaminama elektros energija, kuri ir naudojama transporto priemonės elektros varikliui sukti. Tad bet kurį kuro elementų technologiją naudojantį automobilį galime drąsiai vadinti elektromobiliu, nes jis neturi vidaus degimo variklio ir nenaudoja naftos produktų energijai gauti.
Prieš dešimtmetį kuro elementų technologija žengė pirmuosius žingsnius, tad visa eksperimentinė įranga užimdavo didesnę dalį transporto priemonės naudingo tūrio. Tačiau mokslininkų ir konstruktorių pastangos leido sukurti tinkamus praktinei eksploatacijai transporto priemonių pavyzdžius ir pradėti labai plataus masto eksperimentus. 2003 metais su Europos Sąjungos parama dešimtyje Vakarų Europos miestų prasidėjo koncerne “DaimlerChrysler” serijinio miesto autobuso “Mercedes- Benz Citaro” bazėje sukonstruotų ir pagamintų 30 elektrobusų su kuro elementais eksploatacija. Eksperimentas numatytas dvejų metų, dabar jis sėkmingai artėja prie pabaigos: naujoji švari elektros energijos gaminimo technologija funkcionuoja taip puikiai, kad autobusus eksploatuojantys specialistai, visiškai pagrįstai tikėjęsi iš naujos, dar nepatikrintos technikos įvairių nemalonių pokštų, dabar vadina ją “bauginančiai patikima”. Autoritetingo Vokietijos žurnalo “lastauto omnibus” darbuotojai, apsilankę Štutgarto Tr
ramvajų bendrovėje, eksploatuojančioje šio didmiesčio visuomeninį transportą, išgirdo būtent tokį įvertinimą. Elektroautobusais važinėjantys vairuotojai ir juos prižiūrintys mechanikai bei elektrikai teigia, jog gedimų būta, bet ne kuro elementų blokuose. Gedo valdymo elektronika, užtrumpindavo įprastinės elektrinės grandinės, teko reguliuoti ir remontuoti kai kuriuos mechanizmus, tačiau pasiuntimo į maršrutą koeficientas per visus metus nenukrito žemiau 90 procentų. Tiksliau būtų pasakyti, kad 55 tūkstančius kilometrų Štutgarto gatvėmis taip sėkmingai nuvažiavo du “fuel cell bus”, nes trečiasis dažniausia buvo demonstruojamas specialistams, vežiojamas į parodas, net į aukštąsias mokyklas, norint pademonstruoti studentams “gyvą” kuro elementais aprūpintą elektrobusą. Tik vairuotojai skundžiasi, jog pradedant važiuoti, “fuell cell bus” dinamika prastoka, bet įsibėgėjęs elektrobusas neatsilieka nuo dyzelinio ir išvysto iki 80 km/h greitį. Ant “Citaro” stogo esančiuose balionuose turimo vandenilio pakanka nuvažiuoti 200 kilometrų.
Įsitikinę naujos konstrukcijos patikimumu, antraisiais eksperimento metais Štutgarto transportininkai gerokai pasunkino elektrobusų eksploatacijos sąlygas: dabar jie dirba dvi pamainas, tad jais važinėja daugiau vairuotojų, skiriasi ir jų vairavimo stilius, pasunkėjo maršrutai (jie ilgesni, daugiau stotelių, įvestas ruožas su 8,5 procentų įkalne). Tačiau unikalieji “Citaro” kol kas puikiausiai susidoroja su šiais sunkumais, tik ketvirtadaliu – iki 23 kilogramų 100 nuvažiuotų kilometrų – padaugėjo sunaudoto vandenilio. Žodžiu, kuro elementų panaudojimas transporto priemonėse pasiteisino, ši technologija jau subrendo plačiam panaudojimui. Ne veltui Kinija taip susidomėjo naująja technologija, kad nelaukdama ek
ksperimento pabaigos ir specialistų galutinių išvadų bei rekomendacijų, užsisakė 12 tokių autobusų praktiniams bandymams Pekine ir Šanchajuje, kur jau įrengta vandenilio degalinė.
Taigi, atrodytų, didesnių kliūčių lyg ir nebėra. Dabar spręstina problema – ne tokio tipo transporto priemonių, o jų aprūpinimo degalais – vandeniliu – infrastruktūros kūrimas. Kol jos nebus, tol svajonė apie automobilius, į aplinką išmetančius vien tik destiliuotą vandenį, taip ir liks svajone.
Bet nebūkime pernelyg dideli optimistai: ekologiški “Fuell cell bus” kol kas labai brangūs ir net organizavus serijinę gamybą atpigs nežymiai. Vis dėlto ir tai nėra svarbiausia! Mokslininkų atlikti tyrimai parodė, kad visa, kas yra gerai vartotojui, pavyzdžiui, didmiesčio ar kurorto savivaldybei, galinčiai iš esmės sumažinti oro užterštumą jautriose zonose, regiono ar visos valstybės mastu – toli gražu ne taip. Vandenilis – ne vanduo, jo kibiru nepasisemsi, jį reikia gaminti pramoniniu būdu ir tam naudoti elektros energiją. O ją daugiausia gauname degindami kietąjį, dujinį ar skystąjį kurą. Todėl suskaičiavę visas energijos sąnaudas, į aplinką išmestus teršalus ir prilyginę jas benzino ekvivalentui, pamatome paradoksalią situaciją: transporto priemonė su kuro elementais teršia aplinką anglies dvideginiu beveik du kartus daugiau nei automobilis su benzininiu varikliu ir 15 kartų daugiau nei gryną biodyzeliną naudojantis automobilis. Kitaip tariant, jei nesugebėsime švariai (pvz., hidroelektrinėse) pagaminti pakankamo kiekio elektros energijos, reikalingos vandenilio gamybai, tai tik toliau didinsime bendrą aplinkos užteršimą.

Standartiniams kuro elementams vienintelis tinkamas kuras yra vandenilis. Pats savaime tai yra labai brangus kuras, gaminamas stambiose chemijos įmonėse. Tačiau paprastai kuro elementai įeina į sistemą, kur greta kuro elemento yra reformeris, įgalinantis kuro elementą dirbti, panaudojant bent kokį angliavandenilių kurą.

Pasaulio mokslininkai šiuo metu tiria ir tobulina kelis populiariausius vandenilio generavimo metodus.

Automobilių gamintojų, garsiausių pasaulio pramonės laboratorijų ir universitetų mokslininkų pastangas naudoti vandenilį kaip alternatyvų ekologišką ir ekonomišką kurą vainikavo sėkmė. Be tradiciškai garsių vandenilio kuro elementų, grupei kūrėjų pavyko sukurti į įdiegti unikalių vidaus degimo varikliuose naudojamo vandenilio sprendimų. Jie pigesni, greitai įdiegiami ir jau naudojami JAV vežėjų sunkvežimiuose.

Kol pagrindiniai pasaulio automobilių gamybos koncernai eksperimentuoja kurdami automobilius, veikiančius su vandenilio kuro elementais ir judančius elektrocheminės energijos dėka, mokslininkai ir verslininkai randa paprastesnių būdų naudoti vandenilį automobilių vidaus degimo varikliuose. Jų rezultatai stulbinantys – JAV tolimųjų reisų vairuotojai, važinėjantys milžiniškais „didžianosiais“ sunkvežimiais, patys gali pasirūpinti, kad jų transporto priemonės būtų varomos padedant vandeniliui.
Reklama

Sunku įsivaizduoti, kad įprasti vilkikai gali tapti technologinės pažangos lokomotyvu. Dabar JAV keliais važinėja kelios dešimtys tokių automobilių, tačiau greitai jų bus tūkstančiai, o gal ir milijonai.
Įdomu, kad tokiuose automobiliuose nėra itin brangių degalų elementų, sunkių balionų, pripildytų dujų būsenos vandeniliu arba skirtų skystam vandeniliui. Viskas kur kas paprasčiau ir kartu įdomiau.
Pradėkime nuo pradžių. Dar 1974 m. John Houseman ir jo kolegos iš Reaktyvinio judėjimo laboratorijos (Jet Propulsion Lab) JAV automobilių inžinierių draugijai parengė pranešimą ilgu pavadinimu – „Automobiliuose įrengiamas vandenilio generatorius ir iš dalies įpurškiamas vandenilis į vidaus degimo variklius“. Tame darbe nustatyta, kad pridėjus visai nedaug vandenilio į vidaus degimo variklius, veikiančius įprastiniais degalais, smarkiai pagerėja variklio darbo rodikliai ir kad reikiamą vandenilį galima gauti pačiame automobilyje, iš vandens.
Tasmanijos universitete neseniai sukurtas pirmasis pasaulyje vidaus degimo variklis, vienu metu veikiantis vandeniliu ir dyzelinu. Čia reikia patikslinti – jis pirmasis, sukurtas specialiai tokiam degalų mišiniui. Kanados novatoriai mano, jog visai mažas vandenilio priedas nepakenks nė vienam serijiniam vidaus degimo varikliui. Taip, žinome, kad vandenilio degimas vidaus degimo variklyje yra labai nepaprastas dalykas, ir čia dar ne viskas ištirta iki galo. Ne veltui kurdamos variklius, veikiančius tik vandeniliu, triūsia daug garsių firmų. Čia kyla klausimų ir dėl išteklių, ir dėl racionalios maitinimo sistemos schemos.
Vandenilio įpurškimo sistema
Šios srities tyrimai, atlikti įvairiose šalyse ir organizacijose, galiausiai virto sėkmingu komerciniu projektu šiandien. Bendrovė „Canadian Hydrogen Energy“ įgyvendino seną idėją. Taip atsirado patentuota vandenilio įpurškimo sistema „Hydrogen Fuel Injection“ – HFI. Kartu su kompanijos pavadinimu jos pilnas pavadinimas yra CHEC HFI.
Iš karto pridursime: pasaulyje žinoma daugybė įvairių sistemų, vienaip ar kitaip „pagerinančių“ variklio veikimą. Tereikia nusipirkti, prisukti ir rezultatai bus puikūs. Tačiau automobilių gamintojai neskuba diegti visokiausių „homogenizatorių“ ir „degalų magnetinių gerinimo priemonių“ į serijinius automobilius. Tad ir į Kanados kompanijos gaminį iš pradžių galima žvelgti įtariai.
Kaip jis veikia? Tai elektrolizės aparatas, energiją imantis iš automobilio elektros tinklo. Jis išskaido distiliuotą vandenį ir nukreipia vandenilį bei deguonį į įleidžiamąjį vidaus degimo variklio kolektorių.
Gamintojas tikina, kad tai padeda sutaupyti 10 proc. degalų ir gerokai sumažinti kenksmingųjų medžiagų, ypač suodžių, išmetimą į aplinką. Nedaug, tačiau tai tik pradžia.
Sistemos kūrėjai aiškina: vandenilio, tiekiamo į variklį, kiekis labai mažas. Tačiau ne jis pats, kaip degalai, prideda galios. Sudegdamas jis vis dėlto šį tą duoda, tačiau kai ką ir pasiima. Gaminant jį elektrolizės būdu, prarandama dalis vidaus degimo variklio galios.
Paslaptis slypi kitur. Pridėjus vandenilio ir deguonies geriau sudega degalai, nes pakinta liepsnos plitimo cilindruose pobūdis. Čia kalbama apie variklio tradicinių degalų naudingumo koeficiento padidinimą.
Sistema CHEC HFI gali veikti bet kokiame vidaus degimo variklyje, varomame dyzelinu, benzinu ar gamtinėmis dujomis. Ji jau populiarėja tarp Šiaurės Amerikos tolimųjų reisų vairuotojų. Komplektus, skirtus įrengti dyzeliniuose vilkikuose, iš Kanados kompanijos ėmė sparčiai pirkti Amerikos vežėjų firmos.
Nuvažiavo milijonus mylių
Plėtodama sistemą per pastaruosius ketverius metus Kanados kompanija atliko daugybę bandymų keliuose: sunkvežimiai su CHEC HFI iš viso nuvažiavo dešimtis milijonų mylių.
Šie komplektai kainuoja nuo 4 iki 14 tūkst. USD. Kompanija gamina kelis modelius, skirtus įvairių klasių automobiliams ir sunkvežimiams. Ar jie atsiperka?
Amerikos transportavimo bendrovės „Great Plains Trucking“ prezidentas Sherwin Fast sako: „Su šia sistema kiekvienas mūsų sunkvežimis degalų sąnaudoms sutaupo po 700 USD per mėnesį“. Dabar kompanija eksploatuoja keturis vilkikus su CHEC HFI ir užsakė dar 25 komplektus.
Atsipirkimas per kelerius metus – visai neblogai. Ypač jeigu automobilis tampa taupesnis bei tausoja aplinką. O svarbiausia – CHEC HFI kur kas paprastesnė už pažangius ir automobilių pramonėje madingus vandenilio degalų elementus. Vandenilio nereikia laikyti automobilyje – visas iš vandens pagamintas vandenilis iš karto patenka į vidaus degimo variklį. Nereikalinga ir speciali infrastruktūra, tokia kaip vandenilio saugyklos ar degalinės. Tačiau akivaizdus ir skirtumas – variklis varomas tradiciniais degalais, o ne vien vandeniliu.
Automobiliai pildomi viela
Amnon Yogev, vienas iš Izraelio kompanijos „Engineuity“ įkūrėjas ir buvęs Weizmanno mokslinio instituto, kuriame vyksta daug vandenilinės energetikos tyrimų, profesorius, sukūrė naują automobilių pildymo sistemą. Tokiems automobiliams varyti naudojamas vandenilis, tačiau neturintis tų trūkumų, kurie buvo būdingi ankstesniems vandenilio laikymo arba gaminimo pačiame automobilyje būdams.
Šios naujovės autorius mano, kad po kelerių metų automobiliai, varomi naujais degalais, bus gaminami serijiniu būdu ir kainuos ne daugiau už dabartinius įprastus automobilius. Tačiau jų kenksmingų išmetamųjų medžiagų kiekis bus lygus nuliui ir tokiuose automobiliuose bus sumontuotas patikimas ir saugus energetinis įrenginys.
Nauji automobiliai bus pildomi viela – aliuminio, magnio arba boro. Ši viela automobilių degalinėse iš didžiulės ritės bus tiesiog pervyniojama į automobilio vidų, o ten elektros varikliukas ją užvynios ant ritės, pakeičiančios benzino baką – viskas vyks paprastai ir grakščiai.
Kai automobiliui reikės energijos, tą vielą automatika nukreips į metalo ir garų vidaus degimo kamerą. Ten viela bus įkaitinama iki aukštos temperatūros ir tada prasidės jos reakcija su vandens garais, kuriai vykstant išsiskirs vandenilis ir metalo oksidas.
Vandenilį bus galima nukreipti į vidaus degimo variklius arba degalų elementus, o metalo oksidas bus kaupiamas automobilyje. Per kitą pildymą degalinėje jis bus paimamas iš automobilio ir siunčiamas perdirbti. Pavyzdžiui, tokį metalo oksidą galima naudoti kaip žaliavą chemijos ir metalurgijos pramonėje arba išgauti iš jo metalą ir vėl grąžinti į degalines.
Įdomu tai, kad vidaus degimo variklio atveju bus utilizuojama ir vandens garų, išeinančių iš sistemos kartu su vandenilio srautu, energija, o tai turi padidinti bendrąjį sistemos naudingumo koficientą.
Tiesa, naujovė turi trūkumą – nuvažiuoti tokiam pačiam atstumui reikės ritės su viela, sveriančios kelis kartus daugiau nei benzino bakas, užtikrinantis tokį patį energijos kiekį. Tarkime, 100 kg vielos vietoje 33 kg įprastinių degalų. Tačiau daugumai automobilių papildomi 70–80 kg tėra nedidelis svorio padidėjimas.
Bet kuriuo atveju tai kur kas mažiau nei, tarkime, sveria akumuliatoriai, prilygstantys energijos talpa arba balionas su dujų būsenos vandeniliu. Dujų būsenos baliono sienelės turi būti storos dėl aukšto slėgio, o balionas su skystu vandeniliu sveria daug dėl storos termoizoliacijos.
Kompanija „Engineuity“ ieško investuotojų ir mano, kad po trejų metų galės parodyti veikiantį automobilio egzempliorių su nauja degalų tiekimo sistema.
Galimas daiktas, kad po kokių dešimties metų atvažiavę į degalinę mokėsime ne už skysčio litrus, o už vielos metrus.
„Honda“ pradės masinę gamybą
Japonijos automobilių gamintoja „Honda“ greičiausiai laimės varžybas dėl to, kas pradės masinę vandeniliu varomų automobilių gamybą.
Kompanija pranešė, jog Detroito automobilių parodoje pristatytas „Honda FCX Concept“ yra automobilio, kuris bus gaminamas po trejų ar ketverių metų, prototipas. Kitos automobilių gamintojos teigė, jog masinė automobilių su vandenilio kuro elementais gamyba prasidės po 10–15 metų.
Tačiau „FCX Concept“ rodo, jog „Honda“ žengė didelį žingsnį į priekį. Japonijos automobilių gamintoja du kartus padidino kuro rezervuaro talpą, panaudodama vandenilį sugeriančią medžiagą, ir dabar su vienu pilnu rezervuaru galima nuvažiuoti maždaug 560 kilometrų.
„Honda“ taip pat išsprendė automobilio užvedimo šaltu oru problemą. „V-Flow“ kuro elementas pasinaudoja elektros generacijos metu dėl gravitacijos susiformuojančiu vandeniu, kuris padeda užvesti automobilį esant žemai oro temperatūrai.
„FCX Concept“ yra trys elektros motorai. Vienas 80 kilovatų – priekyje ir po vieną 25 kilovatų – galiniams ratams. Lieka daug vietos erdviam automobilio vidui ir dizainerių fantazijai

Ateities kuras – vandenilis
JAV skiria pusę milijardo dolerių vandeniliu varomam automobiliui sukurti (Iš www.bernardinai.lt 2004.04.07)
JAV energetikos departamentas pareiškė suteikiantis 350 mln. dolerių negrąžinamą paskolą 130 mokslo tyrimų institutų bei kompanijų, tarp kurių yra ir “didysis trejetas” – “Ford Motor”, “General Motors”, “DaimlerChrysler”, kad būtų sukurti ir pradėti gaminti automobiliai, varomi vandeniliu.
Bendra projekto vertė, įskaitant privačias investicijas, sudaro 575 mln. JAV dolerių. Pagrindinis projekto tikslas – pašalinti kai kurias kliūtis ekologiško automobilių transporto paplitimui.
Tarp JAV administracijos pasirinktų kompanijų minimos “Texaco Energy Systems LLC”, “Chemicals Inc”, “Shell Oil Products”, BP, “Air Products”.
JAV energetikos departamento vadovas Spenceris Abrahamas pareiškė, kad pagrindinės problemos, kurias reikės išspręsti įgyvendinant projektą, yra sukurti ilgalaikius ir prieinamus vandenilinius kuro elementus bei organizuoti saugų vandenilio atsargų laikymą.
Deginamas vandenilis neišskiria teršalų, tačiau natūralių jo atsargų gamtoje nėra, vandenilį reikia gaminti.
Minėtoji suma -350 mln. JAV dolerių – yra dalis iš 1,2 mlrd. dolerių, kuriuos prezidentas George‘as W. Bushas skyrė šalies “vandenilinei ekonomikai” plėtoti.

Vandenilis jau seniai yra laikomas tinkamiausiu kuru vidutinio dydžio kuro elementams, kokie, pavyzdžiui, yra naudojami elektromobiliuose. Tačiau nešiojamiems prietaisams skirtuose kuro elementuose vandenilis yra naudojamas kur kas rečiau; su jo saugojimu ir gaminimu susijusios problemos verčia tokiuose prietaisuose rinktis mažesnio energijos tankio kurą – metanolį.

Britų karo pramonės firma Qinetiq sukūrė vandenilio generavimo iš amonio borano (NH3BH3) granulių būdą. Firma pasirašė su japonų elektronikos kompanija Olympus sutartį, pagal kurią įsipareigojo iki 2008 m. sukurti veikiantį kuro elementų, skirtų buitinės elektronikos prietaisams, prototipą.

Generatorius kartu su kuro elementu generuos 10 W galią ir galės veikti nuo trijų iki penkių kartų ilgiau už tradicines baterijas. Vandenilis pagal svorį sudaro beveik 20 proc. amonio borano, todėl tikimasi gerokai pagerinti svarbų kuro elementų parametrą – galios ir bendro svorio santykį.

Medžiaga kambario temperatūroje yra kieta, tačiau vandenilis išsilaisvina ją pakaitinus. Generatoriuje amonio borano granulės yra sumaišytos su paslaptyje laikomu greitai įkaistančiu chemikalų mišiniu.

Granulės yra saugomos atskiruose kasetės skyreliuose ir gali būti naudojamos viena po kitos. Trumpu elektriniu impulsu maitinamas mikrokaitintuvas pradeda kaitimo reakciją, kuri savo ruožtu įkaitina amonio boraną. Kai temperatūra pasiekia 100oC, iš jo pradeda skirtis vandenilis. Reakcijos kamera turi gerą šilumos izoliaciją, neleidžiančią šilumai paveikti kitų granulių. Kol kas firma jau yra pagaminusi kavos puodelio dydžio prototipą ir tikisi jį artimiausiu metu sumažinti.

Daugelyje miniatiūrinių kuro elementų, skirtų nešiojamiems prietaisams maitinti, yra naudojamas atskiestas metanolis. Grynas metanolis netinka, nes esamų kuro elementų membranos leidžia jo nuodingiems garams patekti į aplinką, pavyzdžiui, prie mobiliojo telefono naudotojo burnos. Bet skiedžiant metanolį labai sumažėja ir kuro elemento generuojama galia.

Amonio boranas bus saugesnis už metanolį kuras. Kadangi jis yra kietas, jokio nuotėkio nebus.

Automobiliams ateities kuras- vandenilis
”Kauno dienoje” 2004.10.18 aprašoma, kad neseniai Kalifornijoje (JAV) įvyko jau trečiosios “CaFP Road Rallye” lenktynės, kuriose rungėsi automobiliai su vandeniliniais energijos šaltiniais. Lektynių tikslas – parodyti dabartines vandenilinių energijos šaltinių technologijas ir atskleisti jų ateities potencialą.
Lenktynes, kurių trasa driekėsi nuo Los Andželo iki San Diego, organizavo 1999 metais įsteigta Kalifornijos vandenilinių energijos šaltinių draugija (CaFCP), vienijanti degalų tiekėjus, vandenilinių energijos šaltinių gamintojus, automobilių gamybos bendroves ir JAV valdžios institucijų atstovus. Draugijos tikslas – kurti automobilius su vandeniliniais energijos šaltiniais ir rengti jų bandymus bei reikalingą tokio kuro atsargų papildymo infrastruktūrą.

Šios draugijos nariu yra ir “Volkswagen AG” koncernas. Varžybose dalyvavo ir “Volkswagen Touran Hy-Motion” vienatūris, kurio ratus suka galingas elektros variklis, o energiją jam tiekia vandenilinis energijos šaltinis. Serijinė šio vienatūrio versija su benzininiu arba dyzeliniu varikliu šiuo metu yra populiariausias Vokietijoje vienatūris. Po lenktyninio prototipo variklio gaubtu įrengtas 80 kW galios elektros variklis, kurio pagrindinis energijos šaltinis – ne akumuliatorius, o vandenilinis elementas.
Vandenilinis elementas yra ne kas kita, kaip gana sudėtingas cheminis reaktorius. Svarbiausia šio reaktoriaus dalis – reagentus atskirianti ypač plona membrana. Reakcijoje dalyvauja vandenilis ir deguonis. Vykstant reakcijai, vandenilis skaidomas į teigiamą ir neigiamą krūvį turinčias daleles (protonus ir elektronus). Protonai skverbiasi per membraną, o elektronai nukreipiami į išorinę elektros grandinę, kuria keliauja į kitą reakcijos rezervuaro pusę, kur vyksta medžiagų ir dalelių jungimasis. Elektros energija susidaro elektronams judant minėta išorine grandine. Į kitą membranos pusę patekę protonai susijungia su elektronais ir vandeniliu, taip sudarydami vandenį.
Reakcijai būtinas vandenilis laikomas specialiame automobilio bake, suspaustas 350 barų slėgiu, o deguonis gaunamas iš aplinkos oro. Specialiame bake šiuo metu telpa tik 1,9 kg vandenilio. Tai kiekis, atitinkantis maždaug 7,5 litro benzino. Kadangi elektros variklio naudingumo koeficientas yra ypač didelis, tokio vandenilio kiekio užtenka 160 kilometrų kelio.
Tylus ir beveik nevibruojantis variklis leidžia vandeniliniam “Touran Hy-Motion” nuo 0 iki 100 km/val. įsibėgėti per 14 sekundžių ir išvystyti maksimalų 140 km/val. greitį. Siekiant užtikrinti energijos tiekimo stabilumą, be cheminio reaktoriaus vienatūryje įrengtas 1,9 KWh talpos nikelio-metalo hidrido akumuliatorius, kurį įkrauna vandenilinio reaktoriaus arba stabdymo energija.
“Volkswagen” specialistai nuolat kuria koncepcijas, leidžiančias užtikrinti aukštą automobilio mobilumą su kuo mažesnėmis degalų sąnaudomis bei tarša. Dirbama įvairiomis kryptimis – tobulinamos įprastų benzininių bei dyzelinių automobilių konstrukcijos, ieškoma galimybių naudoti alternatyvius degalus (įvairių tipų biodyzeliną), bei kuriamos naujos energijos šaltinių rūšys – tokios, kaip čia jau aprašyta vandenilio skaidymo technologija.
Vandenilis ateityje gali įnešti dideles permainas pasaulio energijos balansuose, didindamas branduolinės energetikos svarbą.

Vandenilis – ir į prestižinius automobilius
2006-09-19 “BMW AG” koncernas pagamino pirmąjį pasaulyje vandeniliu ir benzinu varomą prestižinės klasės automobilį “BMW Hydrogen 7”, skirtą serijinei gamybai.

“Kuo daugiau tokių automobilių važinės pasaulyje, tuo greičiau plėsis tam reikalingos infrastruktūros tinklas, visų pirma – vandenilio degalinės. O besiplečianti infrastruktūra, žinoma, skatins ir tokių technologijų plėtrą”, – sakė “BMW Group” atstovybės Lietuvoje bendrovės “Krasta Auto” direktorius Rimantas Kirklys.

Naujajame “BMW Hydrogen 7” sumontuotas mišrus 6 litrų 260 arklio galių ir 12 cilindrų variklis, kuris 100 km per val. greitį leidžia išvystyti per 9,5 sek.

Automobilyje yra du kuro bakai: pirmajame telpa 8 kg vandenilio, o 74 l tūrio antrasis yra skirtas benzinui. Pilno vandenilio bako užtenka nuvažiuoti 200 km atstumą.

Jau keletą metų BMW koncernas vykdo specialias programas “Clean Energy” ir “Efficient Dynamics”, kurių galutinis tikslas – vien tik vandeniliu varomas automobilis.

BMW specialistų skaičiavimais, toks automobilis galėtų būti sukurtas po kelių dešimčių metų

Leave a Comment