Водородные автомобили 2

Размещено на сайте 12.02.2009.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГОНОЗОВ

Добрый день, уважаемые читатели!

В прошлом выпуске мы затронули тему водородных автомобилей и проблем производства водорода. Какими бы не были возможные выводы и мнения о перспективах водородной энергетики, сама история использования водорода является весьма интересной.

Мы видим в кризисе только негативную сторону, но не следует забывать, что в каждом явлении заключено всегда две сущности: как отрицательная, так и положительная.

Кризисы и войны всегда являлись и мощными катализаторами развития техники. Первая мировая война толкнула вперёд развитие авиации и подводного флота. Вторая Мировая Война дала людям и системы навигации и атомную энергетику.

Что сможет дать людям текущий кризис можно только догадываться, но что –то важное для развития техники он обязательно даст.

Совсем недавно прошли празднования Дня прорыва блокады Ленинграда. Публикуемый сегодня материал является данью памяти и уважения к героическому прошлому и изобретательности людей нашей страны и одновременно обязательным шагом любого исследования в области ЗРТС.

Для того, чтобы иметь представление о будущем необходимо знать прошлое.

Приятного чтения,

Ведущий рубрики КП,

Юрий Даниловский.

Вот отрывок из публикации Санкт-Петербургские Ведомости No 70(2460), 18 апреля 2001

…Война В 1941 году на Ленинград наступала группа немецких армий "Север".

Фашистам удалось отрезать город с суши и установить блокаду. Они стремились сломить сопротивление его защитников голодом, постоянными артиллерийскими обстрелами, наносили удары с воздуха.

Блокированный Ленинград по существу был островом, отрезанным от Большой земли. И этот остров организовал собственную оборону _ на суше, воде и в воздухе. В щите, который прикрывал город, сыграли свою, и немалую, роль аэростаты.

Кроме основных средств ПВО защита города от авиации противника обеспечивалась сотнями привязных аэростатов заграждения. Заполненные водородом и поднятые на высоту от 2000 до 4500 метров, гигантские резиновые "колбасы" не позволяли фашистским летчикам снижаться для прицельного бомбометания.

Кроме того, аэростаты играли большую роль в контрбатарейной борьбе. Поднимающиеся на них летнабы («лётчики – наблюдатели» прим. КП) вели воздушную разведку, уточняли позиции немецких батарей, их активность, корректировали огонь наших артиллеристов "на подавление" или "на уничтожение" фашистских орудий, начинавших обстрел города.

Крутить привод помог... Жюль Верн В те дни воентехник младший лейтенант Борис Исаакович Шелищ служил в мастерских по ремонту аэростатных автолебедок. Они были установлены на 200 "полуторках" ГАЗ-АА и приводились в действие двигателями грузовиков. Понятно, что автомашины работали на бензине. Но он в условиях блокады стал такой же драгоценностью, как хлеб.

Когда кончился бензин, Шелищ попробовал использовать для спуска аэростатов лифтовые электролебедки. Но, пока шло переоборудование, в городе не стало и электричества. Пытались использовать ручной привод.

Но даже десять здоровых мужчин не могли справиться с механизмами подъема и спуска.

Обратим внимание еще на одну сторону этой непростой истории. Через 25- 30 дней работы аэростаты переставали держать высоту, так как резиновая оболочка пропускала водород, а его место занимали другие газы и пары воды. Поэтому аэростаты периодически опускали, стравливали "отработанный" водород и заправляли чистым.

Наставление предписывало производить перезаправку аэростатов, когда в них натекало 15Ъ_ 20 процентов других газов и паров. Это предотвращало потерю подъемной силы воздухоплавательного газа и взрывы при образовании "гремучей смеси". В атмосферу выбрасывали миллионы кубометров смеси "водород- воздух". Всего же только в 1941 году аэростаты поднимали 40.054 раза.

Вероятно, именно в это время младший техник-лейтенант ПВО Б. И.

Шелищ вспомнил роман Жюля Верна "Таинственный остров" (это не выдумка, заметки об этом сохранились в записках изобретателя). Там, в главе "Топливо будущего", говорится, что когда кончится уголь, его заменит вода. И не просто вода, а вода, разложенная на составные части: водород и кислород.

Борис Исаакович любил Жюля Верна, а работа с аэростатами и положение, в котором оказался любимый город, напомнили ему детские впечатления и заставляли его изобретательный мозг работать. По теплотворной способности водород в 4 раза превосходит уголь, в 3,3 раза углеводороды. Стравливая "грязный водород" в атмосферу, выбрасывали энергию, которая могла работать на Победу! Это все равно что выливать бензин бочками.

Шелища осенила мысль: вот оно "топливо будущего", о котором говорил инженер Сайрес Смит удивленному Пенкрофу!

Но водород опасен _ Борис Исаакович помнил катастрофу "водородного летающего "Титаника" 30-х годов" _ дирижабля нацистской Германии "Гинденбург". Весь мир обошли снимки горящего трансатлантического дирижабля, перевозившего из Германии в Америку богатых особ. Однако, рассуждал лейтенант, сейчас война, и если аэростаты не опускать для перезаправки, они потеряют высоту, перестанут прикрывать город. Рискнуть одним грузовиком или даже собственной жизнью в этих условиях казалось вполне оправданным.

"Архимедово" решение 21 сентября 1941 года младший техник-лейтенант Шелищ обратился к командованию с рационализаторским предложением: подавать "отработанную воздушно-водородную смесь из приземлившихся аэростатов во всасывающие трубы автомобильных двигателей". Он на свой страх и риск подготовил эксперимент и обратился к командиру полка за разрешением на его проведение.

Во время опасных опытов сгорели два аэростата, взорвался газгольдер, сам Борис Исаакович получил контузию. После этого для безопасной эксплуатации воздушно-водородной "гремучей" смеси он придумал специальный водяной затвор, исключавший воспламенение смеси при вспышке во всасывающей трубе двигателя. Когда все наконец получилось, приехали военачальники, убедились, что система работает нормально, и приказали за 10 дней перевести все аэростатные лебедки на новый вид горючего.

Мастерские трудились в три смены. В дальнейшем управление всеми аэростатами осуществлялось с водородных грузовиков, и работали эти грузовики лучше, чем на бензине, мгновенно заводясь даже на морозе.

И легковушка младшего техника-лейтенанта Шелища, на заднем сиденье которой лежали баллоны с водородом, ездила тоже исправно. В 1942 году необычный автомобиль демонстрировался на выставке техники, приспособленной к условиям блокады.

При этом его двигатель проработал несколько часов в закрытом помещении. Отработанные газы - обыкновенный пар, не загрязняли воздух.

Стендовые испытания двигателя, работавшего без остановки 200 часов, показали, что его износ оказался ниже, чем при работе на бензине, двигатель не потерял мощности, а в камерах сгорания не было и следов нагара.

За эту работу Б. И. Шелищ в декабре 1941 года был награжден орденом Красной Звезды. Были отмечены и его помощники.

Изобретение было выдвинуто на соискание Сталинской премии 1942 года, но не прошло по конкурсу, поскольку тогда еще не было официального решения о принятии его на вооружение в масштабах страны, а позднее, когда такое решение приняли, к этому вопросу уже не вернулись.

Бориса Исааковича командировали в Москву, его опыт использовали в частях ПВО столицы _ 300 двигателей перевели на "грязный водород". И совершенно любопытный факт: во время войны было оформлено авторское свидетельство #Ъ64209 на изобретение. Таким образом был обеспечен приоритет страны в развитии энергетики будущего.

Сделал это автор, правда, только после прорыва блокады. Документы зафиксировали срок подачи заявки # 8247 (322526) в Народный Комиссариат Обороны 28 июля 1943 года. В описании изобретения старший техниклейтенант Шелищ писал: "В основном задача была решена в ноябре 1941 года, а законченное оформление и массовое практическое применение изобретение получило во всех частях Аэростатов Заграждения Ленинградского и других фронтов в 1943 _ 44 годах". И далее: "Вместе с тем практика работы на водороде подтвердила, что водород как топливо вообще имеет огромные перспективы применения в других родах войск, а также в промышленности ...".

Гражданский подвиг Борис Исаакович совершил гражданский подвиг и проявил при этом необыкновенную фантазию и изобретательность. Поражают сроки реализации его проекта: 10 дней _ и "водородными" стали 200 грузовиков. За всю войну из-за утечек водорода взорвался всего один грузовик из 500. А ведь для изготовления гидрозатворов использовалось все, что было под руками _ корпуса огнетушителей, водопроводные трубы...

После войны Борис Исаакович вернулся к своему блокадному изобретению лишь в середине 70-х, когда получила широкое признание концепция "водородных" перспектив в мировой энергетике и стало известно о ведущихся с 1969 года в США экспериментах по использованию водорода в качестве автомобильного топлива.

Это заставило вспомнить об изобретении 1941 года, обеспечившем отечественный приоритет в этой области. Приоритет Бориса Исааковича Шелища также подтвердила Комиссия по водородной энергетике Академии наук СССР. Скончался Борис Исаакович Шелищ 1 марта 1980 года.

О "водородном лейтенанте" замолвите слово В 2000 году один из авторов этой статьи находился по приглашению Университета Майами в США. Во время встречи, посвященной рассмотрению путей сотрудничества между российскими и американскими учеными в области водородной энергетики, американцы спрашивали о "водородном лейтенанте", интересовались, где он брал водород для своих автомобилей в блокадном Ленинграде, как ему удалось перевести на водород 200 грузовиков за 10 дней? Спрашивали, знают ли соотечественники о своем "русском Архимеде".

По счастливой случайности автор смог ответить на эти вопросы. О Борисе Исааковиче Шелище знают во всем мире, его научный подвиг отражен во многих известных международных изданиях, посвященных водороду.

Однако сложилось так, что сегодня мало кто в России и даже в Санкт-Петербурге помнит о его подвиге, знает о его таланте.

Хотя в послевоенные годы в Харькове, Балашихе и Загорске были сделаны первые водородные легковушки. В Харькове в 1980 году ездили водородные такси, в Москве было даже запланировано грандиозное водородное шоу в честь Олимпиады-80. Но из-за международного политического бойкота программа Олимпиады была урезана, и шоу не состоялось.

Международные симпозиумы В 2000 году в городе Сарове состоялся Первый международный семинар "Безопасность и экономика водородного транспорта" (IFSSEHT-2000).

Этот форум сразу получил известность. На семинар крупнейших ученых в области водородной энергетики приехал лидер Международного водородного движения _ президент Международной водородной ассоциации, директор Института чистой энергии Университета Майами профессор Т. Н. Везироглу.

"Водородное шоу" устроил приехавший на собственном водородном автомобиле из Москвы 78-летний изобретатель доктор физико-математических наук профессор А. И. Захаров.

На Форуме IFSSEHT-2000 было принято решение провести второй семинар _ Симпозиум IFSSEHT-2002 _ в 2002 году в Петербурге в честь 60-летия первого в мире водородного автомобиля, созданного техником-лейтенантом Б. И. Шелищем. На сегодняшний день выразили желание принять участие в нем около 250 ученых.

В Петербурге существует Музей ПВО. Б. И. Шелищ помогал в создании его экспозиции. Здесь можно увидеть фотографию изобретателя, копию описания изобретения и... тот самый гидрозатвор из огненно-красного огнетушителя. В семейном архиве сына "водородного лейтенанта" Петра Борисовича хранится авторское свидетельство на изобретение и снимки военных лет.

Послесловие В наши дни ученые Санкт-Петербургского физико-технического института имени академика Иоффе совершили то, что даже Жюль Верн не мог предположить... "Не хотите ли вы этим сказать, мистер Сайрес, _ вмешался Пенкроф, _ что мы когда-нибудь будем жечь в топках алмазы вместо угля?.." В лабораториях института к идее использования алмазов для питания автомобилей относятся положительно.

Эти "алмазы" _ вещества из группы углеродных молекул фуллериты и углеродные нанотрубки, насыщаются водородом. При работе двигателя водород сгорает, а фуллереновые структуры насыщают им вновь. Такой способ хранения водорода полностью безопасен для автомобиля даже при серьезной аварии, так как водород находится в связанном виде и выделяется только при нагреве до 5000 С.

Автомобили на "алмазах" уже сейчас могут спасти Санкт-Петербург.

Центр города, а это 108 перекрестков, задыхается от автомобильных пробок и заторов. Показатель загрязненности по оксиду углерода на городских магистралях на уровне 1,5 _ 2 предельно-допустимых концентраций (ПДК), а максимальные разовые концентрации окиси углерода в центре достигают 5 _ 10 ПДК.

Решение для снижения уровня выбросов на сегодняшний день уже есть _ впрыск в бензин всего 1 процента водорода. При этом экономичность работы двигателя на перекрестках повышается на 30 процентов, а уровень токсичных выбросов снижается в 10 раз.

Водородное горючее позволяет в более широких пределах регулировать мощность двигателя и по целому комплексу свойств является идеальной добавкой к топливу для ускорения процесса сгорания углеводородновоздушных смесей. Отдельные образцы таких автомобилей уже ездят по Москве и другим городам.

Пока дорого ездить на чистом водороде _ считают ученые из СанктПетербургского военно-инженерного космического университета им. А. Ф.

Можайского. Этот известный вуз за 60 лет своей славной истории накопил богатый опыт работы с водородом. Именно в нем сейчас активно разрабатываются всевозможные гибридные варианты, при которых водород может даже производиться на борту автомобиля.

Пример остается актуальным В Сарове уже много лет ведутся работы по использованию водорода в электрохимических генераторах (ЭХГ). Бывший ленинградец академик РАН Ю. А. Трутнев мобилизует российский научный потенциал на создание отечественного транспорта на ЭХГ, у которого к.п.д. преобразования химической энергии в электрическую близок к 100 процентам за счет протекания реакции на молекулярном уровне.

Нужно сказать, что ЭХГ был успешно использован на космическом корабле "Буран", и пока ничего лучшего никто в мире не сумел создать.

Правда, предприимчивые немцы уже сделали ЭХГ-шный "опель" на водороде.

А мы все чего-то ждем. Поэтому пример Б.И. Шелища в наше время не менее актуален и поучителен, чем в те блокадные дни.

Александр ГУСЕВ, начальник группы "Новые вакуумные и водородные технологии", Российский федеральный ядерный центр _ Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики г. Саров Юрий ДЯДЮЧЕНКО, лауреат Государственной премии СССР, "Житель блокадного Ленинграда"

В материале КП использованы фото из статьи Александр ГУСЕВ, Саратов
Юрий ДЯДЮЧЕНКО, Санкт-Петербург О "ВОДОРОДНОМ ЛЕЙТЕНАНТЕ" ЗАМОЛВИТЕ СЛОВО... ИР 3(627) за 2002 г.
ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ

Кроме того, можно скачать фильм:

Водородный лейтенант http://www.abtv.ru/id23.htm

(2006гг., канал “Культура”)

Документальный фильм, рассказывающий об изобретателе Борисе Шелище, который в сентябре 1941 года в блокадном Ленинграде всего за 10 дней реализовал свой водородный проект – перевел с бензина на водород 200 грузовиков. Это позволило в условиях нехватки бензина защитить город, поднимая в небо аэростаты заграждения. Таким образом, изобретение молодого лейтенанта войск ПВО обеспечило отечественный приоритет в этой области, т.к. эксперименты по использованию водорода в качестве альтернативного топлива в США начали проводиться лишь с 1969 года.

  • Продюсер Яков Каллер, лауреат премии "ТЭФИ"
  • Режиссер и автор сценария Алексей Артемьев
  • Оператор-постановщик Сергей Стариков

хронометраж: 26 мин.

ПОСЛЕСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ

Обращение к водороду в автомобильной индустрии происходит не только в виде попыток создать дешёвый мотор на топливных ячейках.

Есть и другие технические решения, основанные на том, чтобы приготавливать водород прямо на борту автомобиля.

«…Израильская компания Engineuity в 2005г. предложила технологию, которая, как ожидается, в перспективе позволит наладить массовый выпуск относительно недорогих и безопасных транспортных средств, работающих на водороде (см. рис. 2).


Рис. 2 Схема работы установки Engineuity (см. Интернет:”Израильская компания Engineuity предложила заправлять автомобили водородом”.)

Это не единственный метод производства водорода на борту автомобиля. В Европе подобный патент был зарегистрирован в 1982, а в США в 1987 году. Суть новой технологии сводится к следующему. Автомобиль, вместо традиционного бензина, заправляется металлической проволокой - например, из алюминия или магния. Проволока при помощи электропривода наматывается на катушку внутри машины на "заправочной станции" и затем направляется в специальное устройство под названием металло - паровая камера сгорания. Здесь при высокой температуре "топливо" вступает в реакцию с водой, в результате чего образуется оксид металла и водород. Водород затем направляется в топливные элементы или двигатель внутреннего сгорания. Причем во втором случае общий КПД увеличивается за счет использования водяного пара, выброшенного из металло-паровой камеры сгорания. Ооставшийся после реакции оксид металла (корунд) предполагается извлекать при последующей заправке транспортного средства и перерабатывать для дальнейшего использования в сфере металлургии. От одной дозаправки проволокой автомобиль сможет проехать примерно столько же, сколько и обычная легковая машина на полном баке бензина. Правда, катушка с проволокой при этом будет весить порядка 100 килограммов, то есть, в два-три раза больше чем залитый до краев бензобак. В настоящее время руководство Engineuity активно ищет инвесторов и обещает, что при хорошем финансировании первый прототип может быть создан в течение трех лет. При начале же массового использования предложенной технологии, стоимость водородных автомобилей, по мнению Engineuity, будет ненамного выше стоимости современных легковушек с бензиновыми двигателями…»

Учёными разрабатывается другая полезная технология: Хранение водорода в составе пены. Цитата:

• «… Ещё один способ хранения водорода — вещества, на которое столько надежд возлагают экологи и некоторые автомобилисты, — придумали исследователи университета Огайо (Ohio University) и концерна DaimlerChrysler. Для этого они разрабатывают специальную пену, в которой и будет находиться газ.

• Изобретение называется "Микроструктура для хранения под гидростатическим давлением" (Hydrostatic Pressure Retainment — HPR). Она позволяет "замешивать" водород в пену, что приводит к возникновению в ней крошечных сферических полостей. В них газ оказывается под давлением из-за сил упругости, которые возникают в материале между пузырьками…»

Среди закономерностей развития техники есть тренд описывающий изменение агрегатного состояний вещества Рабочего Органа : твёрдое тело, газ, жидкость, плазма, фазовые переходы сложные комбинированные состояния: пены, гранулы, …

Для удобства хранения всех этих полезных трендов, а так же вследствие их тесной взаимосвязанности я использую такую диаграмму.

В видах топлива для автомобилей все эти состояния уже были.

«Твёрдое тело», это дрова и уголь в паровых автомобилях Куньё и паровозах.

Споры Папоротника как один из первых вариантов топлива для двухтактных ДВС.

Алюминиевая и магниевая проволока для производства водорода ( смешанное состояние « ТВ.. Тело - газ», о которых мы только что рассказывали.

«Жидкость» это керосин, бензин, дизельное топливо, рапсовое масло и даже спирт.

«Газ» это то на чём работали ДВС моторы некоторых дирижаблей Цепеллина (т.н. блау газ), «автомобили времён ВОВ , работавшие на дровах»,потрясающие паровые автомобили Абнера Добля и современные автомобили работающие на смеси бутана-пропана, которые есть практически во всех городах нашей страны.

«Фазовые переходы» это криогенные автомобили из Харькова и США.

Обо всех этих интересных технических решениях КП расскажет в своих следующих выпусках.

С уважением,

Ведущий рубрики Кафедра Прогнозов,

Юрий Даниловский.

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "Водородные автомобили 2"