Автомобили на водородном топливе
Самый легкий и наиболее распространенный элемент во Вселенной — это водород. Когда он горит в присутствии чистого кислорода, выделяется только тепловая энергия и водяной пар.
При горении в атмосфере, содержащей около 71% азота, образуется также некоторое количество закиси азота. Возможно переоборудование обычных автомобилей на ископаемом топливе в автомобили, работающие на водородном топливе (также как возможна модификация обычных автомобилей, чтобы обеспечить их работу на метане или пропане).
Получение водорода
Водород нужно выделять из различных природных соединений.
В свободном состоянии водород в природе отсутствует. Самый обще принятый способ получения водорода — выделение его из метана в процессе паровой конверсии метана. Чтобы отделить водород от углеродной основы в метане, требуются пар и тепловая энергия, что и происходит в специальных паровых реформерах на каталитических поверхностях. В процессе паровой конверсии на первом этапе метан
9 водяной пар в присутствии никеля в качестве катализатора расщепляются на водород и окись углерода (побочный продукт), а на втором этапе окись углерода и вода превращаются в двуокись углерода (побочный продукт) и дополнительное количество водорода.
Другой известный метод — электролиз воды. Он обеспечивает получение чистого водорода в одну технологическую ступень. Молекула чистой воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, соединенных химической связью. Эту связь можно разорвать, если пропустить через воду электрический ток. Для обеспечения процесса электролиза и увеличения способности воды пропускать ток к ней необходимо добавить электролит — поваренную соль, бикарбонат натрия или серную кислоту, чтобы увеличить ее электропроводимость. Если погрузить в раствор электролита два электрода и приложить к ним постоянное напряжение, то на отрицательном электроде появятся пузырьки водорода, а на положительном — пузырьки кислорода. Газ из этих пузырьков собирают и запасают. В процессе электролиза не выделяется никаких опасных побочных продуктов. Отметим, что для электролиза можно применять только постоянный ток, но не переменный, — не тот, который мы получаем из сетевой розетки. Дело в том, что если использовать переменный ток, то и водород, и кислород будут появляться на обоих электродах и разделить их окажется невозможно. Электролиз — это дорогой и неэффективный процесс. Чтобы получить водород методом электролиза, требуется в 1,5 раза больше энергии, чем будет выделено потом при полном сгорании полученного водорода. Для того чтобы производить водород путем электролиза в больших масштабах, было предложено использовать альтернативную энергетику — солнечные батареи и ветряные установки, и это выгодно в тех странах, которые обладают дешевыми ресурсами в этих областях. Для получения большого количества водорода не требуется много воды, кроме того, во многих странах существуют соленые озера, которые уже содержат необходимые для электролиза вещества.
Существуют также и другие методы электролиза, позволяющие разделить молекулу воды для получения водорода. В этих методах используются определенные химические соединения и/или подогрев. Разрабатываются также методы получения водорода из угля или биомассы, содержащих большое количество углеводов (Во всех процессах получения водорода разложением воды в качестве побочного продукта будет выделяться значительное количество кислорода. Это даст новые стимулы его применения не только как ускорителя технологических процессов, но и как незаменимого очистителя и оздоровителя водоемов, промышленных стоков. Эта сфера использования кислорода может быть распространена на атмосферу, почву, воду. Сжигание в кислороде растущего количества бытовых отходов сможет решить проблему твердых отбросов больших городов. Еще более ценным побочным продуктом электролиза воды является тяжелая вода — хороший замедлитель нейтронов в атомных реакторах. Кроме того, тяжелая вода используется в качестве сырья для получения дейтерия, который, в свою очередь, является сырьем для термоядерной энергетики.).
