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História de hidrogênio sujo



Atualmente, a transição para a energia do hidrogênio está sendo discutida ativamente e, portanto, a opção de usar uma mistura de hidrogênio com outros gases combustíveis agora parece a mais recente tecnologia. No entanto, essa ideia não é nova e tem análogos no passado.

O primeiro ICE é hidrogênio!


É um fato bem conhecido que o primeiro carro foi inventado por Karl Benz e ... isso não é inteiramente verdade.

A razão é que ele inventou o primeiro carro de massa! E, de fato, o primeiro carro foi criado por François Isaac de Rivaz, e Etienne Lenoir fez um aparelho praticamente adequado para um movimento estável.

Se mais detalhadamente, a história aqui é essa.



O design do primeiro motor era simples - um cilindro trabalhando em uma mistura de hidrogênio e oxigênio (50/50) proveniente de uma bola.

Em 1808, De Rivaz instalou esse ICE em uma carruagem simplificada, a qual ele realizou o primeiro teste. Posteriormente, foi desenvolvido um modelo que trabalha com gás de carvão (gás luminoso).

Em 1813, o inventor construiu um segundo carro com seis metros de comprimento,
equipado com rodas com um diâmetro de dois metros. Ele o chama de "Grand char mecanique" e conduz ensaios em Vevey (Vaud). O comprimento do cilindro é de 1,5 metros, e o pistão se move 97 centímetros a cada combustão.

Com cada golpe do pistão, o carro se movia uma distância de quatro a seis metros. Os testes são realizados em uma pista inclinada ao longo da qual o Grand char mecanique percorreu uma distância de 26 metros, com 4 pessoas a bordo e uma carga de 700 kg. O carro se moveu a uma velocidade de 3 km / h,

um fato interessante é que a mistura se acendeu não automaticamente, mas manualmente!

Essa. cada curso do pistão, o tempo de ignição e o momento da explosão eram controlados pelo "motorista", observando o movimento do pistão da máquina.

Não é de surpreender que a Academia de Ciências da época alegasse que o motor de combustão interna nunca competiria com o motor a vapor, mas menos de meio século se passou e uma máquina com mais sucesso em termos de movimento apareceu.

Após os testes com hidrogênio, o Rivaz trocou o motor para energia a carvão (gás), mas a porcentagem de hidrogênio não mudou (os mesmos 50%)!



Em 1860, Etienne Lenoir da França inventou o Hippomobile de dois cilindros a dois tempos. O Lenoir Hippomobile recebeu esse nome porque recebeu combustível por eletrólise da água e usou hidrogênio para alimentar um pequeno motor horizontal.

O motor Hippomobile trabalhava em ciclos naturais, com a absorção da mistura de combustível e o golpe baixo queimando o combustível usado. Mais tarde, Lenoir adaptou o motor para queimar gás "carvão".

Em 1863, o Hippomobile fez um test drive de Paris a Joinville-le-Pont: a velocidade máxima de cerca de 9 km em ~ 3 horas.

A ignição da mistura no carro de Lenoir já era automática - às custas das bobinas de Rumkorff.

Além do motorista, o carro também pode transportar passageiros. Pode-se dizer a partir deste momento que já era um pedido de sucesso e, apesar de subsequentemente seu carro não ter recebido desenvolvimento - seu concorrente Otto conseguiu fornecer a base para os ICEs automotivos precisamente devido a uma cópia parcial do motor Lenoir.

Os motores Otto no futuro também poderiam funcionar com hidrogênio, mas, como antes, outros motores sobreviveram à adaptação ao gás de carvão (leve). A fonte desse gás - carvão era muito mais acessível e mais fácil de usar do que o processo de extração e uso de hidrogênio.

Se traçarmos algumas analogias com os modernos motores de hidrogênio, o melhor dos ICEs de hidrogênio existentes agora usa o princípio da separação em camadas da carga de injeção de hidrogênio. Simplificado, pode ser descrito da seguinte maneira: “A idéia é que o gás e o ar sejam dispostos em camadas no cilindro, de modo que no ponto de inflamação no pistão a mistura contenha o mínimo de gás leve possível” (essa proposta é retirada da descrição do motor Otto-Langren, que contornava motor de exposição Lenoir).

Como são os dias 19 e 21?
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Carros parecidos com balões.


O início do século XX pode ser considerado o tempo do nascimento de aeronaves, mas os "sacos de gás" foram usados ​​maciçamente não apenas no céu!



Os cilindros de gás podiam ser vistos nos ônibus durante os anos da primeira e da segunda guerra mundial.



As mesmas malas estavam naqueles anos em caminhões.





E o transporte privado de passageiros não foi exceção. A principal diferença foi que, para as sacolas, eles tentaram criar uma estrutura sólida para uma melhor aerodinâmica.



Até motocicletas e barcos leves tinham cilindros em forma de charuto!

Esta não é uma tentativa de imitar balões, mas apenas uma repetição da tecnologia Rivaza em um novo nível tecnológico.

Todo esse transporte não usava hidrogênio, mas todo o mesmo carvão-gás!

As características dessas máquinas eram modestas devido à pequena quantidade de combustível que podia ser armazenada nas bolhas e a eficiência energética do sistema era baixa: três metros cúbicos de gás produziam tanta energia quanto um litro de gasolina. Como resultado, tornou possível dirigir no máximo 80 km em um "posto de gasolina" com gás de um cilindro.

No entanto, a simplicidade e confiabilidade do projeto permitiram o uso desse sistema de combustível exótico em grandes quantidades em ônibus e caminhões.





Como você pode ver, o processo de reabastecimento foi ainda mais simples do que é agora, mas a frequência dessa operação não se compara ao nosso tempo.



O gás não comprimido foi usado não apenas nos EUA e na Europa. Na China, esses ônibus a gás foram operados até os anos 90! O gás naquela época não era mais uma mistura contendo hidrogênio, mas metano (que, no entanto, não faria mal usar a mistura de H2 ou o mesmo gás de carvão, se necessário).

Além de tarefas civis, as sacolas também foram usadas para equipamento militar.

Portanto, um exemplo especial do uso de gás não comprimido são os carros a hidrogênio da época do cerco a Leningrado.



Normalmente, depois de assistir a um vídeo, há um leve precipitado de um belo conto de fadas (e o conto de fadas é uma mentira, mas há uma dica nele!).

Portanto, você pode esclarecer alguns pontos ...
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Atualmente, existem propostas para revitalizar sacos de gás não comprimido


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Mas até agora eles apenas aprenderam a copiar a tecnologia antiga para fins de entretenimento.

Além dos automóveis, o gás não comprimido também é usado para fins domésticos em nossos dias. Agora, apenas o metano é usado dessa maneira.


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HCNG? HLPG?


O hidrogênio como combustível do futuro no século XXI pode novamente se tornar relevante e, diferentemente dos dois períodos anteriores em que é difícil encontrar o papel do hidrogênio, desta vez tudo é inequívoco.

O que acontecerá se você receber uma mistura de gases combustíveis com hidrogênio e não como resultado de produtos químicos. Reações, mas misturando H2 com gases?

Essa ideia iniciou seu trabalho de pesquisa em 1983 (Nagalim et al., 1983), onde experimentos com motores usando misturas de hidrogênio e gás natural de 100/0, 80/20, 50/50 a 0 / 100

Em 1989, a HCI (Hydrogen components Inc.) começou a testar misturas de gases na Universidade Estadual do Colorado, após o que patenteou uma mistura de hidrogênio e metano chamada Hythane = Hydrogen + Methane ( H2 de 15% a 20% de hidrogênio do volume total de gás ).



As emissões de hythane atendem aos mais altos padrões ambientais.



O hythane foi testado em ônibus ao longo dos anos nos Estados Unidos, mas essa não é a única opção testada para adicionar hidrogênio ao gás nos Estados Unidos.



Entre 2003 e 2004, o serviço do governo do Arizona, com a ajuda de uma subsidiária da Pinnacle West Capital Corporation, em colaboração com a Organização de Testes de Veículos do Departamento de Energia dos EUA, testou quatro veículos gasosos enriquecidos com hidrogênio.

A frota de teste incluiu dois Ford F-150 e um Dodge Ram Wagon Van. Neste relatório, os dois F-150 são diferenciados pelos nomes F-150 com uma porcentagem baixa e F-150 com uma porcentagem alta. O baixo percentual de mistura do F-150 foi originalmente equipado com um motor de fábrica de GNV. Foi modificado por NRG Technologies, Inc. em Reno, Nevada, para queimar combustível misto. A APS operou este carro com 30% de mistura de hidrogênio (em volume). A mistura do F-150 com uma alta porcentagem foi originalmente equipada com um motor a gasolina de fábrica. A NRG Technologies o modificou para queimar até 50% de uma mistura de hidrogênio e 50% de GNL (em volume). A APS testou o carro com 30% de hidrogênio por vários meses. Em seguida, o transportador foi transferido para 50% de hidrogênio (em volume).O Dodge Ram Wagon Van é um veículo de fábrica especializado para o transporte de GNL. A APS operou este carro principalmente em GNV. No entanto, algumas operações e testes foram realizados usando uma mistura de 15% de hidrogênio e GNV. O quarto carro (Mercedes Sprinter Van), que trabalhava com 100% de hidrogênio, também foi testado. Todos os quatro veículos foram movidos pela instalação experimental de combustível alternativo da APS, que foi desenvolvida para fornecer combustíveis gasosos, incluindo GNV, uma mistura de GNV e hidrogênio e hidrogênio puro com pureza de até 99,9999%.Todos os quatro veículos foram movidos pela instalação experimental de combustível alternativo da APS, que foi desenvolvida para fornecer combustíveis gasosos, incluindo GNV, uma mistura de GNV e hidrogênio e hidrogênio puro com pureza de até 99,9999%.Todos os quatro veículos foram movidos pela instalação experimental de combustível alternativo da APS, que foi desenvolvida para fornecer combustíveis gasosos, incluindo GNV, uma mistura de GNV e hidrogênio e hidrogênio puro com pureza de até 99,9999%.

O carro de teste HCNG com uma alta porcentagem da mistura é o modelo Ford F-150, originalmente equipado com um motor a gasolina fabricado em fábrica. Foi modificado para trabalhar com uma mistura de GNL e hidrogênio NRG Technologies, Inc. O veículo chegou para testes no Arizona State Service (APS) em 6 de janeiro de 2002. Posteriormente, eles operaram o carro com 30% de mistura de hidrogênio (em volume) por 5 meses. Em 1 de junho de 2002, a NRG Technologies retornou o motor para operar com uma mistura de 50% de hidrogênio (em volume). A APS testou o carro com uma mistura de 50% para equilibrar o período de teste.

Há apenas uma conclusão com base nos resultados do teste - nenhum problema de segurança surgiu durante o reabastecimento ou operação do F-150 usando 30 ou 50% de combustível com uma mistura de hidrogênio.

Na Índia, a Indian Oil Corporation Ltd (IOCL) vem testando gás natural comprimido enriquecido com hidrogênio (HCNG).

A porcentagem testada de conteúdo de hidrogênio é de 18%. Está planejado usar o reformador compacto de gás desenvolvido pela IOCL para criar uma mistura de HCNG, que usaria mais gás para reabastecer ônibus. O uso desse gás no transporte público resolverá o problema da poluição do ar, pois essa mistura reduz as emissões de CO em até 70% e proporciona economia de combustível em até 5%.

O concorrente HCNG é uma mistura de propano e hidrogênio.

Pesquisas nessa área são realizadas no Japão.



Na Rússia e na República da Bielorrússia, foram realizados estudos sobre o efeito dos aditivos para hidrogênio sob certas condições nos bancos de motores.

Os resultados e conclusões são semelhantes.

O efeito positivo de H2 é melhor sem a conversão do motor, mesmo com 2 a 4% de gás aditivo no volume total. Essa pequena quantidade reduz o tempo total de queima do combustível e aumenta a pressão máxima na câmara de combustão em 17 a 23%.

A principal questão ambiental ao adicionar H2 ao propano à mistura é a origem do gás. O propano é um derivado do petróleo.

O problema comum da adição de hidrogênio ao metano ou propano é a origem do próprio hidrogênio, porque, diferentemente do gás leve, ele deve ser obtido separadamente do segundo gás.

E aqui você pode voltar à história ...

No século 20, R. Erren propôs produzir hidrogênio através da eletricidade noturna barata ... no século 21, eles propõem fazer o mesmo, exceto pelo fato de que essa energia será retirada de fontes de energia verde e, teoricamente, pode estar disponível durante a superprodução, mesmo durante o dia.

PS . “Como você pode ver, o hidrogênio“ sujo ”tem todas as chances de um futuro limpo ... na Terra. Mas no ar ... este será o próximo artigo.

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