5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вода как топливо для бензинового двигателя

Водородное топливо

Водород как топливо

Где можно взять водород было известно давно, еще пару веков назад. Способ получения водорода был достаточно подробно описан в издании:
О. Д. Хвольсон, Курс физики, Берлин, 1923, тт. 3 и.

Оказывается, не нарушая никаких законов физики можно построить машину, которая будет производить тепло за счет положительной разности энергии сжигания водорода, и энергии затрачиваемой на получение его в процессе электролиза воды.

Конкретно, 2 гр водорода при сгорании выделяют 67.54 больших калорий тепла, а при электролизе раствора серной кислоты, при напряжении 0.1 вольта, на получение такого же количества водорода будет затрачено менее 5 больших калорий тепла. Суть состоит в том, что при электролизе не расходуется энергия разъединения молекулы воды на кислород и водород. Эта работа совершается без нашего участия межмолекулярными силами при диссоциации воды ионами серной кислоты. Мы расходуем энергию только на то, чтобы нейтрализовать заряды уже имеющихся ионов водорода и остатка SO- Количество выделившегося водорода зависит не от энергии, а только от количества электричества, равного произведению силы тока на время его прохождения.

При сжигании водорода выделяется именно та энергия, которую надо было бы совершить для того, чтобы оторвать молекулу водорода от кислорода в воздухе. А это и есть 67.54 больших калорий. Полученный избыток энергии может быть использован по разному.

Можно получать водород прямо на заправочных станциях и заправлять им автомобили.

В условиях дома, взяв из сети один киловатт час энергии, сможем получить 10 квт часов тепловой энергии для бытовых нужд. Это своеобразный усилитель энергии. Отпадет надобность в проводке газовых труб, теплотрассах и котельных. Энергия будет приготовлена прямо в квартире из воды, а отходами будет снова только вода.

В крупных промышленных установках, даже при 33% кпд, как и в атомных станциях сегодня, сжигая водород получим электрической энергии в несколько раз больше, чем было затрачено ее на получение этого водорода.

Привлекательно использование водорода, как топлива для автомобилей, ввиду его нескольких особых преимуществ:

  • при сгорании водорода в двигателе образуется практически только вода, что делает двигатель на водородном топливе наиболее экологически чистым;
  • высокие энергетические свойства водорода (1 кг водорода эквивалентен почти 4,5 кг бензина);
  • неограниченная сырьевая база при получения водорода из воды.

Использовать водород в качестве топлива для автомобилей можно несколькими разными способами:

  • можно использовать только сам водород;
  • можно использовать водород вместе с традиционными топливами;
  • можно применять водород в топливных элементах.

Конечно, возникают определенные технические трудности, которые необходимо решить. Лет 30 назад, академик А. П. Александров, вел семинар по водородной энергетике. На нем обсуждались уже технические проекты. Предполагалось, что атомная энергия будет использоваться для получения водорода, а он уже будет использоваться как топливо. Но очевидно скоро поняли, что атомная энергетика здесь вообще не нужна. Тогда и похерили все водородные проекты, потому что нужно было не водородное топливо, а плутоний.

Писательница Л. Улицкая, генетик по образованию, писала в «Общей газете» 16-22 мая 2002 г. «Романтический период в истории науки закончился. Я совершенно уверена, что дешевые источники электроэнергии давно уже разработаны и разработки эти лежат в сейфах нефтяных королей. Убеждена, сегодня наука так работает, что этого не могут не сделать. Но до тех пор, пока последнюю каплю нефти не сожгут, такие разработки не выпустят из сейфа, им не нужен передел денег, мира, власти, влияния».

До сих пор сторонники развития атомной энергетики ставят коронный вопрос: А где альтернатива атому? Следует ожидать яростного противодействия не только сторонников ядерной энергетики, но всего топливно- энергетического комплекса. Они не пожалеют сил и средств, чтобы закопать проблему водородного топлива вместе с ее энтузиастами.

Более 90% водорода получают в нефтеперерабатывающих и нефтехимических процессах. Также водород вырабатывается при превращении природного газа в синтез-газ. Процесс получение водорода электролизом воды – чрезвычайно дорогой, по затратам энергии он практически равен количеству энергии, получаемой при сгорании водорода в двигателе.

На сегодняшний день, практически весь вырабатываемый водород используется в различных нефтеперерабатывающих и нефтехимических процессах.

С воздухом водород устойчиво воспламеняется в широком диапазоне концентраций, что обеспечивает устойчивую работу двигателя на всех скоростных режимах.

В отработавших газах практически отсутствуют оксиды углерода (СО и СО2) и несгоревшие углеводороды (СН), но выброс оксидов азота вдвое превышает выброс оксидов азота бензинового двигателя.

Из-за высокой реакционной способности водорода есть возможность проскока пламени во впускной трубопровод и преждевременного воспламенения смеси. Из всех вариантов устранения этого явления самым оптимальным является впрыск водорода непосредственно в камеру сгорания.

Проблемой использования водорода в качестве моторного топлива является его хранение на автомобиле.

Система хранения сжатого водорода позволяет уменьшить объем бака, но не его массу из-за увеличения толщины стенки. Хранение жидкого водорода – сложная задача, учитывая его низкую температуру кипения. Жидкий водород хранят в емкостях с двойными стенками.

При хранении водорода в виде гидридов металлов, водород находится в химически связанном состоянии. Если в качестве гидрида металла использовать гидрид магния, соотношение между водородом и металлом-носителем составляет около 168 кг магния и 13 кг водорода.

Высокая температура самовоспламенения водородо-воздушных смесей затрудняет использование водорода в дизелях. Устойчивое воспламенение может быть обеспечено принудительным поджогом от свечи.

Трудности при использовании водорода и высокая его цена привели к тому, что разрабатывается комбинированное топливо бензин-водород. Использование бензино-водородных смесей позволяет на 50% снизить расход бензина при скорости 90 – 120 км/ч и на 28% при езде в городе.

Комментарии:

Я за комбинированное топливо бензин-водород

— Юрий · фев 11, 23:33 · #

А я за то, что бы использовать мобильный реактор водорода, как описывается выше. И не надо боков и безопасно. В качестве безопасности как уже извесно, можно использовать гидрозатвор.

— Владимир · мар 9, 01:00 · #

Никто и никогда не сможет эапустить водород как топлво пока есть нефть….как можно получить или посмотреть чертежи об устаноке дпя печного отопления……….

— АЛЕКСАНДР · май 18, 02:44 · #

В начале статьи говорится о серной кислоте, потом невзначай упоминается вода. Так с какой жидкостью будем иметь дело и соответсвующие экологические неоднозначности?
Я не химик, прошу ногами не пинать, если что-то упустил.

— Владимир · дек 16, 14:47 · #

Если использовать серную кислоту некой средней концентрации, то после получения электролизом из нее водорода надо концентрацию кислоты как-то удерживать. Можно просто доливать воды и по ареометру следить, но вода из водопровода далека от дистиллировки и испарение оксида серы-6 в негерметичной системе тоже наверняка будет происходить, все же газ. Сжигать же водород в получаемом параллельно кислороде, чтобы обеспечить герметичность, надо малыми порциями, но и это взрывонебезопасно. Идея хорошая, надо попробовать – электролит аккумуляторный доступен, как и электросеть.

— Борис · апр 17, 10:02 · #

в вов на дерижаблях в лененграде использовали водород а позже из них же питали движки машин с лебёдками

— серж · апр 25, 18:19 · #

Забудьте, это все теория, на самом деле все правильно, только вот Водород по калорийности в 3 раза меньше скажем природного газа сответствено КПД такого двигетеля ниже в 3 раза чем скажем на природном газе ,тоесть он будет гудеть на холостом, но не ехать.Так что о применении самодостаточного водородного топлива забудьте это утопия,а вот молекулярная интенсивикация топлива бензин,газ, солярав двигателях внутренего сгорания и вгазотурбинных установках это перспективно экономически оправдано так как КПД двигателей растет 2-3 разы,при сокращению расхода топлива на 38-50% скажем на 100 км реально .Все эти раскозни про газ Брауна,Майера и других ничто так каз законы физики пока работают тесть получить методом электролиза газ и на нм ездить не реально так как мощность борт сети авто не достаточно генератор типового авто выдает максимум ток в 7.5А, дляустойчивой работы электролизера необходимая сила тока хотябы в 2 разы больше,значить мы посадим акамулятор достаточно быстро и еще и уграем как минимум реле регулятор авто.Все приплыли. Но решение все же есть.Так как октановое число водорода 1000то соответствено его в двигатель подавать надо очень мало, тоесть довести силу тока в электролизере до 3-4 ампер и готовит бензиновую или топливною смесь не посредственно перед впрыском в камеру сгорания обогащая ее полученым гремучим газом.Как показала практика на автомобилях испытуемых Шкода Октавия,БМВ-520.,Опель Аскона и других на протяжении порядка5-7 лет экономия составляла до 50% в зависимости от вида топлива двигателя,Увеличелся моторесурс в 2 разы,мощность двигателя возросла как минимум на 50%,соответствено увеличелся крутящий момент.Интересное явление наблюдается расход по топливу практически одинаков что в городском что в загородном цыкле.Машина становится резвая и очеь шустрая, скорость при базовом двигателе Шкоды Октавия обемом 1.6 литра набирает скорость до ста км за 12 сек, с молекулярным интенсификатором за 7 сек…крейсерская максимальная скорость Октавии составила 195 км в час при заводских настройках лиш 120-130 с горки,на бензиновых двигателях убитых большим пробегом оказалось что свечи зажигания смеси становятся вечними,прошли без замены по 250 тыс пробега…

Читать еще:  Газель бизнес сбой в работе двигателя

— Владимир · фев 26, 01:03 · #

75% даёт больше дж чем бензин и

50%больше чем метан(могу ошибаться).
Интересно, какое давления создает в цилиндре Н?

— Андрей · янв 30, 00:52 · #

HHO .prom.ua
Там собирают электр.лизеры на продажу

— Андрей · янв 30, 00:58 · #

автомобиль на водородном топливе уже в эксплуатации. в мире более 100 тысяч автомобилей ездит на водороде.

— Ольга · авг 13, 13:37 · #

Интересно, кто автор этого шедевра? Сначала он пишет: «В условиях дома, взяв из сети один киловатт час энергии, сможем получить 10 квт часов тепловой энергии для бытовых нужд». Просто и со вкусом автор предлагает обыкновенный вечный двигатель. Немного ниже: «Процесс получение водорода электролизом воды – чрезвычайно дорогой, по затратам энергии он практически равен количеству энергии, получаемой при сгорании водорода в двигателе». По-видимому автор это писал разными руками, а правая рука не ведает, что пишет левая и наоборот….

— Юрий · июн 9, 14:58 · #

Юрий.
Автор имел ввиду что для власть и имущество имущих генерация водорода наиболее выгодна при синтезе с другими веществами. Но опять же это целые цепочки технологических мероприятий не говоря уже об дорогих оборудованиях. Способов масса но вот рентабельность нужно считать. Я считаю что наиболее рентабелен именно электролиз ибо ветряная энергия очень дешевая. А все другие способы добычи газ.об-водорода могут быть не рентабельными из за износа оборудований и слож. Технолог. Проццесов..

— Ибот · июн 28, 20:36 · #

Да, и ещё в сети переменный ток. Для выпрямления транс + диодный мост. На мосту теряем 1,5-2 вольта в виде тепла, что при требуемом напряжении больше чем на электродах. В общем КПД выпрямителя Водород в автомобилях военного времени Что такое газ Брауна

Все о транспорте газа

Первые опыты применения водорода в качестве моторного топлива относятся еще к 1920-м гг., когда газ, предназначенный для наполнения дирижаблей, использовался также для питания двигателей воздушного корабля. В период Великой Отечественной войны в Ленинграде, отрезанном от поставок жидкого топлива, отработавший в аэростатах водород успешно использовался для двигателей передвижных электростанций. Эксперименты по использованию водорода как моторного топлива проводились также в послевоенные годы, однако не получили развития главным образом из-за того, что практической потребности в замене нефтяных топлив в то время еще не было.

Интерес к этой тематике активизировался в 1970-80-е годы, что было в значительной степени связано с энергетическим кризисом, обусловленным сокращением поставок ближневосточной нефти. В этот период были проведены успешные разработки и созданы демонстрационные образцы автомобилей, работающих на водородном топливе. В настоящее время также ведутся работы в этом направлении. Например, фирма BMW планирует начать с 2010 года серийный выпуск автомобилей модели 750 hL с 12-цилиндровым двигателем мощностью 204 л.с., работающим на водороде (несколько автомобилей было изготовлено для выставки ЭКСПО ‘2000). Для хранения топлива используется криогенный бак с запасом, обеспечивающим пробег без дозаправки 320 км.

Водород можно было бы считать идеальным топливом, учитывая его высокую теплоту сгорания, неиссякаемые запасы, экологичность: выхлоп содержит только чистейший водяной пар (без оксидов углерода, сажи и дыма). Однако эти положительные свойства водорода при применении в качестве топлива имеют и обратную сторону. Прежде всего, хотя водород и является самым распространенным на Земле элементом, в свободном виде он отсутствует. Основное (по количеству) водородосодержащее вещество — вода. Для выделения из нее водорода требуется затратить такое количество энергии, которое превысит полученное при сжигании этого топлива в двигателе.

Теплота сгорания водорода в расчете на единицу массы действительно почти втрое превышает соответствующую величину для жидких топлив. Но для сжигания 1 кг водорода требуется также почти втрое больше кислорода. Следовательно, теплота сгорания единицы объема стехиометрической (содержащей минимально необходимое количество кислорода) водородовоздушной смеси даже ниже, чем у жидких и газообразных углеводородных видов топлива. То есть при внешнем смесеобразовании, типичном для бензиновых ДВС, и одинаковом КПД водородный двигатель даст почти на 20% меньшую мощность, чем бензиновый или газовый. Низкая теплота сгорания водородовоздушной смеси обусловлена большим удельным объемом водорода, поэтому если подавать водород в цилиндр после закрытия впускного клапана, то соотношение газов можно оптимизировать. Это предполагает хранение и подачу водорода под давлением и специальную конструкцию системы подачи топлива.

Наконец, тезис о полной безвредности выхлопа водородного двигателя также требует некоторой корректировки. Действительно, при сжигании водорода в кислородной среде образуется только водяной пар. Однако при сгорании водородовоздушных смесей, как и углеводородных топлив, окисляется атмосферный азот, образуя весьма вредные оксиды NO и NO2. Их количество может оказаться даже выше, чем у бензинового двигателя (при прочих равных условиях), в связи с более высокими температурами в зоне горения. К тому же, пока нет еще опыта наблюдений, связанных с интенсивным выбросом в атмосферу водяного пара. Следует также отметить неизбежный расход смазочного масла на угар.

Как работает машина на воде?

Когда вы встречаете кричащие заголовки о том, что очередной изобретатель изобрел машину, которая ездит на воде, вы конечно удивляетесь. Ну как вода может быть топливом? Вообще-то никак не может, но журналисты как всегда хитрят, чтобы привлечь внимание.

Quant e-Sportlimousine. Первый «водомобиль»

На самом деле все проекты двигателей на воде, к воде имеют отдаленное отношение. Конечно, вода, это соединение водорода и кислорода. И да, водород может быть топливом.

Водород или вода?

Но чтобы разорвать межатомные связи и добыть из воды водород нужно затратить кучу энергии, такой электролиз происходит еще и с выделением тепла. А второе начало термодинамики гласит, что нельзя передать тепло от более холодного тела к более горячему. В общем, такая схема более чем неэффективна.

Так что же скрывается за водяными автомобилями? Дело в том, что в качестве топлива используется не вода, а водяные растворы солей. Если немного упростить, то двигатель работает на соленой воде. Что такое соленая вода? Это электролит, как в обычных батарейках. А из электролита извлечь энергию проще, чем из воды.

Читать еще:  Асинхронный двигатель как действует сила

Фактически двигатель на соленой воде, еще используется название «потоковая батарея», работает по тому же принципу, что и топленный элемент использующий водород (есть еще топливные элементы использующие метанол, щелочи или кислоты).

Принцип работы двигателя

Упрощенная модель выглядит так. Соляной раствор протекает через мембрану, где раствор вступает в реакцию окисления, производя отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные, создавая при этом электрический ток. То есть имеем батарейку в которой соляной раствор не замкнут внутри оболочки и таким образом, залить в бак такого топлива можно столько, сколько позволит сам бак. Как и в случае с другими типами топливных элементов, в этом используется два типа жидкости, то есть заправлять придется 2 отдельных бака.

Один раствор нужен для реакции окисления, другой, для реакции восстановления. Таким образом, вся система представляет собой скорее аккумулятор, так как может быть перезаряжена, ну на худой конец жидкость в баки можно залить совсем новую.

Самое интересное, что история топливных элементов сама по себе не нова. Принцип был открыт еще в 19-м веке, а первые работающие топливные элементы появились в 50-60-х годах двадцатого. Многие из них даже использовались для питания оборудования на космических аппаратах.

КПД топливных элементов и двигателей на их основе выше, чем у двигателей внутреннего сгорания, ведь превращение химической энергии в электрическую идет без сгорания топлива, а движущихся частей (на трение в которых расходуется энергия) в такой системе очень мало.

В отличие от водородных топливных элементов, вариант машины использующей растворы солей выглядит более перспективным, так как химическая промышленность и инфраструктура более готова к производству соляных растворов, чем к производству водорода.

Когда же мы машины начнут ездит на соленой воде, спросите вы? Они уже ездят. Компания nanoFlowcell из Лихтенштейна утверждает что уже сертифицировала свои автомобили Quant e-Sportlimousine, Quantino и Quant F для стран Евросоюза.

Quant F, наследница первой модели

Динамика у e-Sportlimousine впечатляющая (для тех, кто привык к бензиновым двигателям), за 2,8 секунды электромобиль способен разогнаться до 100 при максимальной скорости — 350 км/ч, а ее двигатель способен развивать мощность 680 киловатт (что соответствует 920 л.с.) и крутящий момент 2900 Нм. При этом запас хода обещают в 600 километров на одной зарядке.

Quantino, модель предназначенная для «простых смертных» имеет более скромные характеристики — 143 лошадиные силы, но запас хода увеличен до 1000 км. Скорее всего именно скромный Quantino станет первым серийным «автомобилем на воде». О том, когда такие машины появятся на рынке, пока достоверной информации нет. Но ждать осталось видимо не долго.

Quantino, скорее всего первым на дороге мы встретим его

Но если вы вообще не намерены ждать, то в интернете вы можете купить машинку-игрушку которая ездит на растворе обычной столовой соли всего за пару долларов. Так сказать для «знакомства с технологией».

Вода в бензобаке и другие добавки

Опубликовано в серии «Техника» издательства «Знание», №2, 1983 г.
К.Чириков, фрагмент (начиная со с.40)

Автор уверен — такой заголовок заставит учащенно биться сердце каждого автолюбителя. Правда, точнее было бы сказать «вода в двигателе», ибо речь пойдет в основном о нем.

Точно установлено, что вода позволяет: увеличить детонационную стойкость низкооктановых моторных топлив; экономить топливо; снизить концентрацию особо токсичных составляющих в выхлопных газах; повысить надежность и долговечность двигателя при работе на низкооктановых бензинах.

Все это объясняется тем, что вода снижает температуру горения и скорость горения топливовоздушной смеси; ускоряет превращение вредной окиси углерода в нейтральную двуокись; уменьшает содержание в выхлопных газах окислов азота; тормозит развитие цепных реакций предпламенного окисления углеводородов, повышает коэффициент наполнения цилиндра и др.

Стоит сразу сказать энтузиастам: почти все перечисленное выше можно было прочитать в книгах по двигателям, выпущенным в 20-30-х годах. Уже на заре автомобилизма было замечено, что в сырую погоду двигатели работают как будто лучше. Исследования феномена не замедлили себя ждать. В двигатели различными способами стали, наряду с бензином и дизтопливом, подавать воду. И хотя результаты, впрочем, как и сейчас, иногда были противоречивы, положительное влияние добавок воды в целом было установлено. В нашей стране в 30-х годах воду добавляли в топливо тракторных двигателей, а во время войны — авиационных. Известный афоризм «Новое — это лишь хорошо забытое старое», как видите, вновь подтверждается.

Как подавать воду в двигатель? Есть три пути:

  • в виде жидкости непосредственно в цилиндр или карбюратор;
  • в карбюратор или впускной коллектор в виде паровоздушной смеси отдельно от бензина;
  • совместно с бензином в виде водотопливной эмульсии в карбюратор.

Впрыск жидкости в цилиндр реализовать, очевидно, непросто, хотя первые эксперименты в 20-х годах с водой проделали именно со впрыском в зону выпускного клапана. Вода, кроме всего, непосредственно охлаждала клапан, что, при известных в то время недостаточно термостойких материалах, было немаловажно. Подача в зону впускного коллектора реализуется достаточно просто в различных вариантах. Один из них предполагает предварительное испарение воды теплом выхлопных газов и ввод водяного пара как можно ближе (для уменьшения возможности конденсации) к цилиндрам. Согласно второму воздух под влиянием разряжения «пробулькивают» через воду в бачке, и уже увлажненный воздух подают под карбюратор. Самый простой способ предполагает непосредственный ввод воды в карбюратор в зону наибольшего разряжения (в диффузор) через дозирующее устройство (иглу шприца). В этом случае вода распыляется подобно бензину.

Водотопливные эмульсии заливают в бак. Технология их приготовления достаточно сложна.

Сколько воды подавать? Считается, что оптимум лежит где-то около 10%. При дальнейшем увеличении концентрации воды мощность двигателя начинает падать. Однако, по оценкам, для увеличения октанового числа бензина на 10 единиц нужна водотопливпап смесь, содержащая 30-50% воды; воды требуется многовато. Какой же выигрыш можно получить реально? Представление об этом дает нижеследующая таблица, в которой приведенные данные получены на водотопливной эмульсии. Данных применительно к чистой воде пока нет. В таблице дано октановое число бензоводяной эмульсии (по моторному методу) при различном содержании воды.

Как видите, 20%-ная добавка переводит низкосортные бензины в вышестоящую категорию. А вот с бензином А-76 хуже. Нормального топлива для машин, потребляющих АИ-93 при 20%-ном содержании воды, не получается. Надо бы повысить концентрацию води еще на 10-20%. Но. В этой области уже начнутся неприятности. Какие? Двигатель станет плохо заводиться, ухудшится устойчивость его работы на переходных режимах. Упадет мощность.

Вместе с тем автолюбители наверняка вспомнят рассказы энтузиастов, уже долгое время эксплуатирующих, например, «Жигули» на бензине А-76 с 10%-ной добавкой воды. Обычно утверждают, что никакого снижения динамических качеств автомобиля не замечается, что никаких отклонений двигателя от нормы нет.

Это субъективные ощущения. Точно также можно услышать уверения, что автомобиль прекрасно работает на бензине А-76 без всяких добавок и изменений. Работать-то он работает. Но вот из строя выйдет гораздо раньше. Просто владелец не слышит, не хочет слышать или просто не умеет слышать характерных детонационных звуков.

Дело еще вот в чем. Для бездетонационной работы двигателя на каждом режиме требуется бензин с различным октановым числом, увеличивающимся по мере роста частоты вращения коленчатого вала. Рекомендуемая марка бензина гарантирует нормальную работу на любых режимах. Если никогда не переходить на высокие обороты, автомобиль можно практически безболезненно эксплуатировать и на низкооктановом бензине. Каждый двигатель в части требований к бензину обладает индивидуальным характером. Так что универсальных рекомендаций тут быть не может. Да и результатов испытаний такого рода недостаточно. В качестве примера можно привести зависимость требуемого октанового числа бензина от скорости движения для западногерманского автомобиля «Фольксваген-Сирокко» с двигателем объемом 1500 см3, степенью сжатия — 12, мощностью 85 л. с. При скорости до 90 км/ч автомобилю требуется бензин с октановым числом 86-87, повышение скорости до 120 км/ч требует увеличения октанового числа до 90 и только при скорости 150-170 км/ч необходим бензин с октановым числом 92 -93.

Читать еще:  Что такое оппозитный двигатель внутреннего сгорания

Спору нет. С водой будет получше. Но насколько? Никаких особых криминалов в переводе «Жигулей» на водобензиновую смесь нет. Однако надо оговориться, что сравнения по токсичности выхлопных газов при работе на 10-20% водобензиновой смеси и чистом бензине АИ-93 тоже нет. К тому же «чистота» выхлопа зависит от многих причин. Поэтому отсутствие претензии со стороны ГАИ при проверке состава выхлопных газов вашего автомобиля гарантировать никто пока не сможет.

Важно уточнить еще один момент. Воду желательно применять дистиллированную. При добавке 2 л обычной воды на 10 л бензина в двигатель попадет в 3-4 раза больше солей, чем содержится антидетонационной присадки в бензине. Очевидно, процессы, аналогичные нагарообразованию, усилятся. Результат ясен. Для примера можно указать, что эксперимент с работой автобусов па водотопливной эмульсии, проводившийся не так давно в Подмосковье, пришлось прервать из-за закоксовывания колец двигателей после пробега не более 10 тыс. км. Воды в смеси было 10%, эмульгатора — около 1%.

Это одновременно ответ на вопрос, почему эмульсии пока не распространены. Уже 0,5% известных эмульгаторов заметно ускоряют нагарообразование. А для образования устойчивых эмульсий их нужно около 1%. Однако эмульсии вскоре все же получат широкое распространение. Идут интенсивные поиски новых эмульгаторов, способов приготовления эмульсий, всевозможных экологически чистых антидетонаторов.

Добавка воды в целом положительно влияет на работу двигателей. Не реализовать заманчивые возможности двигателисты и химики себе не позволят. Дело лишь за новыми разработками.

Приемлемый по стойкости эмульсии и содержанию эмульсатора метод смешивания бензина с водой разработан в Японии. Интенсивное перемешивание воды, неионного поверхностно-активного вещества с гидрофильно-олеофильным отношением 4,3 (по объему около 0,01%) и бензина обеспечивает поддержание эмульгированного состояния в течение часа. При этом воды может быть до 30%. Теплотворная способность смеси составляет 10232 ккал/кг, а исходный бензин имеет 10933 ккал/кг. Так что разница не велика. Смешивание может осуществляться в баке автомобиля или непосредственно перед впрыском топлива в камеру сгорания. Для этого на топливном трубопроводе нужно разместить смеситель. Испытания смеси выявили значительное снижение содержания окиси углерода и окислов азота. Указывалось даже на 10%-ное увеличение мощности двигателя. Проводятся эксперименты с эмульсиями и двигателями с целью увеличения содержания воды до 40-50%. В случае успеха эффект может быть очень существенный.

Ведь даже снижение октанового числа вырабатываемых бензинов на 4-7 единиц, компенсируемое добавкой воды, позволяет увеличить выход бензинов на 10-15%, Каждому ясно, что высокооктановых бензинов из одного и того же количества нефти получится меньше, чем низкооктановых.

Следует сразу оговориться, что под высокооктановыми здесь понимаются неэтилированные бензины. Этилирование свинцовыми соединениями дает тот же эффект, но. экологически нежелательно. Нужны новые, безвредные антидетонаторы.

Несколько лет назад среди автолюбителей распространился слух, что «щепотка нафталина на бак» позволяет использовать 76-й вместо 93-го, что-де есть даже американский патент на эту тему. Есть и любители, испытавшие присадку нафталина, утверждающие, что слух правильный.

Вольному, как говорится, воля. Однако ни нового, ни верного здесь нет. Нафталин как топливо известен давно. Уже в 20-х годах испытаны смеси из 15% по весу нафталина (отнюдь не щепотка!) и 85% бензола. Бензол тогда считался одним из лучших топлив. Но был дорог, а нафталин — гораздо дешевле. Была отмечена удовлетворительная работа моторов и даже некоторое снижение расхода топлива. В те же годы в Германии были широко (!) распространены смеси, включавшие до 25% тетрагидронафталина (тетралина). Заметьте — широко! Только вот, к сожалению, нафталин вовсе не является антидетонатором. Единственная его заслуга в том, что он несколько способствует удалению нагара из камер сгорания, правда, одновременно увеличивая содержание канцерогенных веществ в выхлопных газах.

Более того, его разновидность присутствует во многих этилированных тетраэтилсвинцом бензинах. «Этиловая жидкость» помимо тетраэтилсвинца включает так называемые «выносители» (удаляющие окись свинца из двигателя) и твердую смазку штоков клапанов, которой и является монохлорнафталин.

Сам по себе нафталин характеризуется октановым числом на уровне лучших бензинов. Поэтому эффект может быть только при его введении в значительных количествах. Но теперь он гораздо дороже бензина, а, стало быть, это просто невыгодно и, кроме того, «ухудшает» состав выхлопных газов. Так что добавлять его в бензин практически бессмысленно.

Можно назвать еще ряд топлив, аналогичных по свойствам нафталину. Это пикриновые кислоты, тринитробензол, родственные им соединения. К высокооктановым присадкам относится и всем известный анилин, повышающий (при 10%-ной добавке) октановое число бензина с 78 до 89. Однако из-за высокой температуры кипения более 5% его обычно не добавляют.

Для повышения октанового числа бензина на 10 единиц можно добавить к нему 60% бензола, 30% этилового спирта, 8-9% анилина или 0,1% тетраэтилсвинца. Поэтому последний, несмотря на ядовитость и осаждение на деталях моторов, пока остается основным антидетонатором. Известны и другие соединения, даюшие чуть меньший эффект. Это, например, пентакарбонилжелезо, диэтилтеллур (расположены в порядке убывания эффективности). Однако все они экологически отнюдь не безвредны. Нужны, повторяем, вещества не усугубляющие и без того неприятный «выдох» моторов. О некоторых находках на этом пути стоит рассказать.

Высокую эффективность и приемлемую экологическую чистоту обнаружили водорастворимые антидетонаторы — фенолы. Самые активные из них: пирокатехин, пирогаллол, гидрохинон. Эти названия знакомы фотографам. Для усиления их действия к ним, как и в фотографии, добавляют едкие щелочи. Добавка в топливо 3% пирокатехина повышает октановое число бензина на 9 единиц, а 0,2% пирокатехинового фенолята калия — на 11 единиц. (Подробнее об этом можно прочитать в журнале «Химия и жизнь», № 5, 1981.)

Следует отметить, что подобный эффект, правда, в меньшей степени обеспечивает подача в двигатель водо-спиртовых смесей. Об добавлении к бензину метанола или этанола выше уже рассказывалось. Почти ничто не запрешает смешивать (растворять) их с водой. Почти, так как стойкость некоторых конструкционных материалов, в основном прокладок, может оказаться недостаточной, а смеси бензол — метанол — вода склонны к расслоению. Правда, при подаче такой смеси «под карбюратор» неприятности вряд ли возникнут. Ведь, по сути дела, водоэтанольные смеси представляют coбой водку. Каждому ясно, что от водки двигатель во всяком случае не пострадает.

Применение фенолов в качестве антидетонаторов, особенно одновременно с добавками в топливо воды, заманчиво. Однако количества фенолов ограничены, а производство сложно и дорого. Так что ожидать их распространения не приходится.

Гораздо лучшие перспективы у относительно новой присадки к топливам — метилтретбутилового эфира. Добавка его в объеме 5-7% эффективно повышает октановое число неэтилированных бензинов. Производство в требуемых объемах может быть организовано из бутана. Бутан в больших количествах получают при добыче нефти (в виде попутного газа) и переработке ее, а также выделяют из природного газа. На нефтеперерабатывающих заводах производство тонны метилтретбутилового эфира (МТБЭ) позволяет дополнительно получить две тонны так называемого прямогонного бензина. По свойствам МТБЭ близок к бензину, так что обращение с ним сложностей не вызывает. Он не ядовит, не образует вредных веществ после сгорания. Поэтому и за рубежом и в нашей стране автомобилисты с этим сложным названием будут встречаться все чаще.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector