Get best of the week

تاريخ الهيدروجين القذر



في الوقت الحاضر ، تتم مناقشة الانتقال إلى طاقة الهيدروجين بنشاط ، وبالتالي فإن خيار استخدام مزيج من الهيدروجين مع غازات أخرى قابلة للاحتراق يبدو الآن كأحدث التقنيات. ومع ذلك ، هذه الفكرة ليست جديدة ، ولها نظائرها في الماضي.

أول ICE هو الهيدروجين!


من المعروف أن أول سيارة اخترعها كارل بنز و ... هذا ليس صحيحًا تمامًا.

والسبب هو أنه اخترع أول سيارة جماعية! وفي الواقع ، تم إنشاء السيارة الأولى من قبل فرانسوا إسحاق دي ريفاز ، وصنع إتيان لينوار جهازًا مناسبًا عمليًا لحركة مستقرة.

إذا بمزيد من التفصيل ، فإن القصة هنا هي هذه.



كان تصميم المحرك الأول بسيطًا - تعمل أسطوانة واحدة على مزيج من الهيدروجين والأكسجين (50/50) قادم من كرة.

في عام 1808 ، قام De Rivaz بتثبيت ICE على عربة مبسطة ، وأجرى أول اختبار تجريبي لها. في وقت لاحق ، تم تطوير نموذج يعمل على غاز الفحم (الغاز المضيء).

في عام 1813 ، بنى المخترع سيارة ثانية بطول ستة أمتار ،
مجهزة بعجلات بقطر مترين. يطلق عليه "Grand char mecanique" ويقوم بإجراء المحاكمات في Vevey (فود). يبلغ طول الاسطوانة 1.5 متر ، ويتحرك المكبس 97 سم مع كل احتراق.

مع كل ضربة للمكبس ، تحركت السيارة مسافة أربعة إلى ستة أمتار. يتم إجراء الاختبارات على مسار مائل قادت فيه السيارة Grand char mecanique مسافة 26 مترًا ، وعلى متنها 4 أشخاص وحمولة 700 كجم. تحركت السيارة بسرعة 3 كم / ساعة ،

حقيقة مثيرة للاهتمام هي أن الخليط لا يشتعل تلقائيًا ، ولكن يدويًا!

أولئك. كل شوط للمكبس ، يتم التحكم في توقيت الإشعال ولحظة الانفجار من قبل "السائق" الذي ينظر في حركة مكبس الآلة.

ليس من المستغرب أن تدعي أكاديمية العلوم في ذلك الوقت أن محرك الاحتراق الداخلي لن ينافس المحرك البخاري أبداً ، ولكن أقل من نصف قرن قد مر وظهرت آلة أكثر نجاحًا من حيث الحركة.

بعد الاختبارات على الهيدروجين ، حول Rivaz المحرك إلى تزويد غاز الفحم (الإضاءة) ، لكن النسبة المئوية لمحتوى الهيدروجين لم تتغير (نفس 50 ٪)!



في عام 1860 ، اخترع إتيان لينوار من فرنسا هيبوموبيل ثنائي الأسطوانة ذو شوطين. تم تسمية Lenoir Hippomobile لذلك لأنه تلقى الوقود عن طريق التحليل الكهربائي للماء واستخدم الهيدروجين لتشغيل محرك أفقي صغير.

عمل محرك Hippomobile على دورات طبيعية مع امتصاص خليط الوقود والشوط السفلي الذي يحرق الوقود المستهلك. في وقت لاحق ، قام لينوار بتكييف المحرك لحرق غاز "الفحم".

في عام 1863 ، أجرت Hippomobile اختبار قيادة من باريس إلى Joinville-le-Pont: السرعة القصوى حوالي 9 كم في ~ 3 ساعات.

كان اشتعال الخليط في سيارة لينوار آليًا بالفعل - على حساب لفائف رومكورف.

بالإضافة إلى السائق ، يمكن للسيارة أيضًا نقل الركاب. يمكن للمرء أن يقول منذ هذه اللحظة أنه كان بالفعل طلبًا للنجاح ، وعلى الرغم من حقيقة أن سيارته لم تحصل على التطوير - فقد كان منافسه أوتو قادرًا على توفير الأساس ل ICEs للسيارات بسبب النسخ الجزئي لمحرك Lenoir.

يمكن أن تعمل محركات Otto في المستقبل أيضًا على الهيدروجين ، ولكن ، كما كان من قبل ، نجت المحركات الأخرى من التكيف مع غاز الفحم (الضوء). كان مصدر هذا الغاز - الفحم ، أكثر سهولة في الاستخدام وأسهل من عملية استخراج واستخدام الهيدروجين.

إذا قمنا برسم بعض المقارنات مع محركات الهيدروجين الحديثة ، فإن أفضل ICEs الهيدروجينية الحالية تستخدم الآن مبدأ الفصل الطبقي لشحنة حقن الهيدروجين. مبسط يمكن وصفه على النحو التالي: "الفكرة هي أنه يجب ترتيب الغاز والهواء في طبقات في الأسطوانة بحيث يحتوي المزيج عند نقطة الوميض في المكبس على أقل قدر ممكن من الغاز الخفيف" (هذا الاقتراح مأخوذ من وصف محرك Otto-Langren ، والذي تجاوزه محرك معرض لينوار).

كيف يبدو التاسع عشر والحادي والعشرين؟
( 36 54 % ) 20- 19 , 2020 20% 100% ( - 50%).

, .

HCNG V2G . .

2 100%?

micro-CHP .

19 , ( 55% ). .

« » . . «» «», . «» (, , , . .), «» — . « », 73 %, /(-). (: 70 %.)


سيارات تشبه البالون.


يمكن اعتبار بداية القرن العشرين وقت ولادة المناطيد ، ولكن تم استخدام "أكياس الغاز" بكثافة ليس فقط في السماء!



يمكن رؤية اسطوانات الغاز في الحافلات خلال سنوات الحرب العالمية الأولى والثانية.



كانت نفس الحقائب في تلك السنوات على الشاحنات.





والنقل الخاص للركاب لم يكن استثناء. كان الفرق الرئيسي هو أنه بالنسبة للأكياس التي حاولوا صنعها إطارًا صلبًا لتحسين الديناميكا الهوائية.



حتى الدراجات النارية والقوارب الخفيفة لديها اسطوانات على شكل سيجار!

هذه ليست محاولة لتقليد البالونات ، ولكن مجرد تكرار لتكنولوجيا Rivaza على مستوى تكنولوجي جديد.

كل هذا النقل لم يستخدم الهيدروجين ، ولكن كل نفس غاز الفحم!

كانت خصائص هذه الآلات متواضعة بسبب كمية الوقود الصغيرة التي يمكن تخزينها في الفقاعات ، وكفاءة الطاقة في النظام كانت منخفضة: أنتجت ثلاثة أمتار مكعبة من الغاز الكثير من الطاقة مثل لتر واحد من البنزين. ونتيجة لذلك ، جعلت من الممكن قيادة ما لا يزيد عن 80 كم في "محطة وقود" واحدة بالغاز من اسطوانة.

ومع ذلك ، سمحت بساطة وموثوقية التصميم باستخدام نظام الوقود الغريب هذا بكميات كبيرة في الحافلات والشاحنات.





كما ترون ، كانت عملية إعادة التزود بالوقود أبسط مما هي عليه الآن ، لكن تكرار هذه العملية لا يذهب إلى أي مقارنة بوقتنا.



تم استخدام الغاز غير المضغوط ليس فقط في الولايات المتحدة وأوروبا. في الصين ، تم تشغيل حافلات الغاز هذه حتى التسعينات! لم يعد الغاز في ذلك الوقت خليطًا يحتوي على الهيدروجين ، ولكن الميثان (الذي ، مع ذلك ، لن يضر باستخدام خلط H2 أو نفس غاز الفحم إذا لزم الأمر).

بالإضافة إلى المهام المدنية ، تم استخدام الأكياس أيضًا في المعدات العسكرية.

إذن ، مثال خاص لاستخدام الغاز غير المضغوط هو سيارات الهيدروجين من وقت حصار لينينغراد.



عادة بعد مشاهدة مثل هذا الفيديو ، يكون هناك راسب طفيف لحكاية خرافية جميلة (والحكاية الخيالية هي كذبة ، ولكن هناك تلميح في ذلك!).

لذلك ، يمكنك توضيح بعض النقاط ...
« 1941 »

19 .



20 , .



33- Norsk Hydro . Norsk Hydro , .

… « ».

— .

« … , , »

, , 20% , 100% . 80% ? .

, — !

№2 — 4 — 5 % ( ). !

№3. ( ) , ( 83-88 %). , 2 -62 1938 ( ).

50% ( ), , . , .

«»

, , . , , , . , , .

, .



. . , () 1938 .

. . . .

« ». «». , . ( ).



() , .

. - , .

, (-) .

في الوقت الحاضر هناك مقترحات لإحياء أكياس الغاز غير المضغوط


ecomodder «»!


: « « 0,7 . . . - ? 60 ++ , 10-20 „“ .

— Toyota Prius, 10-20 , , .»

, H2!



-?



لكنهم تعلموا حتى الآن فقط نسخ التكنولوجيا القديمة لأغراض الترفيه.

بالإضافة إلى السيارات ، يتم استخدام الغاز غير المضغوط للأغراض المنزلية في عصرنا. الآن يتم استخدام الميثان بهذه الطريقة فقط.


( 4 4 ). (B)pack (B)energy.



, . .



… .

HCNG؟ HLPG؟


قد يصبح الهيدروجين كوقود المستقبل في القرن الواحد والعشرين ذا صلة مرة أخرى ، وعلى عكس الفترتين السابقتين اللتين يصعب فيهما العثور على دور الهيدروجين ، فإن هذه المرة كل شيء لا لبس فيه.

ماذا سيحدث إذا حصلت على مزيج من الغازات القابلة للاشتعال مع الهيدروجين ليس نتيجة كيميائية. ردود الفعل ، ولكن عن طريق خلط H2 مع الغازات؟

بدأت هذه الفكرة عملها البحثي في ​​عام 1983 (Nagalim وآخرون ، 1983) حيث أجريت تجارب مع محركات تستخدم خليط من الهيدروجين والغاز الطبيعي من 100/0 ، 80/20 ، 50/50 إلى 0 / 100.

في عام 1989 ، بدأ HCI (مكونات الهيدروجين) اختبار مخاليط الغاز في جامعة ولاية كولورادو ، وبعد ذلك حصلوا على براءة اختراع لمزيج من الهيدروجين والميثان يسمى Hythane = Hydrogen + Methane ( H2 من 15٪ إلى 20٪ هيدروجين من إجمالي حجم الغاز ).



تفي انبعاثات الميثان بأعلى المعايير البيئية.



تم اختبار Hythane في الحافلات على مر السنين في الولايات المتحدة ، ولكن هذا ليس الخيار الوحيد المختبر لإضافة الهيدروجين إلى الغاز في الولايات المتحدة.



بين عامي 2003 و 2004 ، قامت خدمة حكومة أريزونا ، بمساعدة شركة تابعة لشركة بيناكل وست كابيتال كوربوريشن ، بالتعاون مع منظمة اختبار المركبات التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية ، باختبار أربع مركبات غازية غنية بالهيدروجين.

تضمن أسطول الاختبار طائرتين من طراز فورد F-150s وواحدة دودج رام واجون فان. في هذا التقرير ، تتميز طائرتان من طراز F-150 بأسماء F-150 بنسبة منخفضة و F-150 بنسبة عالية. تم تجهيز نسبة F-150 المنخفضة أصلاً بمحرك مصنع CNG. تم تعديله من قبل NRG Technologies، Inc. في رينو ، نيفادا ، لحرق الوقود المختلط. قامت وكالة الأنباء الجزائرية بتشغيل هذه السيارة بمزيج 30٪ من الهيدروجين (من حيث الحجم). تم تجهيز مزيج F-150 بنسبة عالية في الأصل بمحرك مصنع بنزين. قامت NRG Technologies بتعديلها لحرق ما يصل إلى 50٪ من خليط من الهيدروجين و 50٪ من الغاز الطبيعي المسال (من حيث الحجم). اختبرت وكالة الأنباء الجزائرية السيارة للحصول على 30٪ من الهيدروجين لعدة أشهر. ثم تم نقل الناقل إلى 50٪ هيدروجين (بالحجم).دودج رام واجون فان هي مركبة مصنع متخصصة لنقل الغاز الطبيعي المسال. قامت وكالة الأنباء الجزائرية بتشغيل هذه السيارة بشكل رئيسي على الغاز الطبيعي المضغوط. ومع ذلك ، تم تنفيذ بعض العمليات والاختبارات باستخدام مزيج 15 ٪ من الهيدروجين و CNG. تم اختبار السيارة الرابعة (مرسيدس Sprinter Van) ، التي عملت على 100 ٪ من الهيدروجين. تم تشغيل جميع المركبات الأربع بمحطة تجريبية للوقود البديل APS ، والتي تم تصميمها لتزويد الوقود الغازي ، بما في ذلك CNG ، مزيج من CNG والهيدروجين ، والهيدروجين النقي مع نقاء يصل إلى 99.9999 ٪.تم تشغيل جميع المركبات الأربع بمحطة تجريبية للوقود البديل APS ، والتي تم تصميمها لتزويد الوقود الغازي ، بما في ذلك CNG ، مزيج من CNG والهيدروجين ، والهيدروجين النقي مع نقاء يصل إلى 99.9999 ٪.تم تشغيل جميع المركبات الأربع بمحطة تجريبية للوقود البديل APS ، والتي تم تصميمها لتزويد الوقود الغازي ، بما في ذلك CNG ، مزيج من CNG والهيدروجين ، والهيدروجين النقي مع نقاء يصل إلى 99.9999 ٪.

سيارة اختبار HCNG مع نسبة عالية من الخليط هي سنة الموديل Ford F-150 ، المجهزة أصلاً بمحرك بنزين مصنع. تم تعديله للعمل على مزيج من الغاز الطبيعي المسال والهيدروجين NRG Technologies، Inc. وصلت السيارة للاختبار في ولاية أريزونا الخدمة (APS) في 6 يناير 2002. بعد ذلك ، قاموا بتشغيل السيارة بنسبة 30 ٪ من خليط الهيدروجين (من حيث الحجم) لمدة 5 أشهر. في 1 يونيو 2002 ، أعادت NRG Technologies المحرك للعمل بمزيج هيدروجين 50٪ (حسب الحجم). اختبرت وكالة الأنباء الجزائرية السيارة بمزيج 50٪ لتحقيق التوازن بين الفترة التجريبية.

هناك استنتاج واحد فقط بناءً على نتائج الاختبار - لم تنشأ مشاكل سلامة أثناء إعادة التزود بالوقود أو تشغيل F-150 باستخدام 30 أو 50٪ من الوقود مع خليط هيدروجين.

في الهند ، تقوم شركة Indian Oil Corporation Ltd (IOCL) باختبار الغاز الطبيعي المضغوط المخصب بالهيدروجين (HCNG).

النسبة المئوية المختبرة لمحتوى الهيدروجين هي 18٪. من المخطط استخدام مصلح الغاز المضغوط الذي طورته IOCL لإنشاء مزيج من HCNG ، والذي سيستخدم الغاز أيضًا في إعادة تزويد الحافلات بالوقود. سيؤدي استخدام هذا الغاز في وسائل النقل العام إلى حل مشكلة تلوث الهواء ، حيث يقلل هذا الخليط من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 70 ٪ ويوفر توفيرًا للوقود يصل إلى 5 ٪.

HCNG المنافس هو مزيج من البروبان والهيدروجين.

يتم إجراء الأبحاث في هذا المجال في اليابان.



في روسيا وجمهورية روسيا البيضاء ، أجريت دراسات حول تأثير إضافات الهيدروجين في ظل ظروف معينة على حوامل المحرك.

النتائج والاستنتاجات متشابهة.

يعد التأثير الإيجابي لـ H2 هو الأفضل بدون تحويل المحرك حتى مع 2 -4 ٪ من الغاز المضاف في الحجم الكلي. تقلل هذه الكمية الصغيرة من إجمالي وقت احتراق الوقود وتزيد الضغط الأقصى في غرفة الاحتراق بنسبة 17 -23٪.

المشكلة البيئية الرئيسية عند إضافة H2 للبروبان إلى الخليط هي أصل الغاز. البروبان مشتق من النفط.

المشكلة الشائعة لإضافة الهيدروجين إلى الميثان أو البروبان هي أصل الهيدروجين نفسه ، لأنه على عكس الغاز الخفيف ، يجب الحصول عليه بشكل منفصل عن الغاز الثاني.

وهنا يمكنك العودة مرة أخرى إلى التاريخ ...

في القرن العشرين ، اقترح R. Erren إنتاج الهيدروجين من خلال الكهرباء الليلية الرخيصة ... في القرن الحادي والعشرين ، يقترحون أن يفعلوا الشيء نفسه ، باستثناء حقيقة أن هذه الطاقة ستؤخذ من مصادر الطاقة الخضراء ، ومن الناحية النظرية يمكن أن تكون متاحة أثناء الإنتاج الزائد حتى خلال النهار.

ملاحظة . "كما ترون ، فإن الهيدروجين" القذر "لديه كل فرصة لمستقبل نظيف ... على الأرض. ولكن في الهواء ... سيكون هذا هو المقال التالي.

More articles:


All Articles