Materiale de întreținere auto (3) - Book, pagina 21

Utilizarea hidrogenului lichid poate provoca degradarea unor materiale structurale datorită apariției fragilitatii lor ridicate la temperaturi foarte scăzute. minge de cauciuc după imersie în hidrogen lichid la cădere este rupt, ca un pahar.

duritate, alungire și contracția sunt reduse la temperaturi scăzute ale metalelor și aliajelor, dar caracteristicile de rezistență tind să crească. Pentru contactarea cu hidrogen lichid, se recomandă utilizarea unor tipuri de oțel-nichel crom 18Cr10NiTi OH18N12B și H14G14N3T. Din aliaje de cupru pot fi utilizate clasele de alamă L-62, LS 69-1, LV MC 1.1.59, precum și bronz - olovyannofosforistuyu Br. PF 10-1, beriliu Br. B2 și aluminiu bronz. Cu toate acestea, cele mai bune materiale structurale pentru contactul cu aliajele de aluminiu topit sunt hidrogen AMC, AMG AMG-5B și colab. [11].

Hidrogenul gazos are o capacitate mare de difuziune împotriva gazelor. Hidrogenul este capabil să pătrundă în rețeaua cristalină de metal. Acest fenomen se numește „absorbția hidrogenului“ și este folosit pentru acumularea de hidrogen. adâncimea de penetrare a hidrogenului este diferit pentru metale diferite și pot fi reduse printr-un tratament adecvat, sigilarea rețelei cristaline.

amestec de hidrogen aer caracterizat printr-o arie largă de aprindere (4-75% în volum) și explozivul (18,3-74% în volum). Astfel, hidrogenul este foarte inflamabil și gaz exploziv. Temperatura de aprindere hidrogen destul de ridicată (590 ° C), este foarte volatil și este dispersat rapid, astfel încât siguranța generală este aproximativ egală cu gazele naturale.

Drept carburant, hidrogenul are cele mai mari indici de serie energie printre alți combustibili. Valoarea calorică a arderii hidrogenului este de 120 MJ / kg. Astfel, masa intensității energetice hidrogen superioare hidrocarburi ale combustibililor convenționali în aproximativ 2,5-3, alcooli - în 5-6 ori. Cu toate acestea, hidrogenul are o densitate foarte scăzută, chiar și în formă lichidă.

hidrogen calorifică Mass - amestecuri de aer este mai mare, de asemenea, combustibilii calorifice rămase și este de 3,3 MJ / kg. aprindere hidrogen Energia este foarte scăzută - de aproximativ 70 de ori mai mică decât cea a metanului, iar viteza de propagare a frontului flăcării într-o cameră de ardere, la aproximativ trei ori mai mare decât în ​​amestec benzovozdushnoy.

Cu aerul, hidrogenul este aprins în mod stabil într-un interval larg de concentrații - până la. Acest lucru permite motorului de hidrogen, la toate vitezele într-o gamă largă de compoziții de amestec: de la. În acest sens, puterea motorului poate varia în funcție de ajustare a calității, astfel eficiența sa în sarcina parțială crește cu 25-50% [11].

Cu toate acestea, în cazul în care valoarea maximă a eficienței efective a motorului atunci când funcționează la hidrogen mai mare decât atunci când rulează pe benzină, puterea efectivă scade considerabil. Acest lucru este cauzat de densitatea foarte scăzută a hidrogenului care reduce umplerea buteliilor cu combustibil. De exemplu, pentru a furniza hidrogen gazos în cilindru pentru a ocupa aproape 30%, în timp ce ca benzina de vapori ocupa doar 2-4%. În general, motor de traducere pentru combustibil de hidrogen care cauzează scăderea puterii medii de 20-25%. În plus, temperatura de mod de combustie rezultate mai mari la o creștere a oxizilor de azot în gazele de eșapament.

Utilizarea hidrogenului drept combustibil, cu reactivitate ridicată, în unele cazuri, duce la inversarea flashback în galeria de admisie și de aprindere prematură a amestecurilor dure de combustibil de ardere. Necesară pentru a modifica sistemul de combustibil al motorului.

In prezent, pentru alimentarea hidrogenului în cilindrii motorului următoarele metode sunt folosite:

- un orificiu de intrare în conducta de intrare;

- utilizarea unui gaz comprimat carburator modificat

- alimentarea individuală dozat de hidrogen la supapa de admisie;

- furnizarea directă a hidrogenului sub presiune ridicată în camera de ardere.

Toate aceste metode necesită o modificare substanțială a sistemului de combustibil al motorului.

Posibila utilizarea hidrogenului drept combustibil suplimentar pentru motoarele cu benzină. Cu modificări minime în ceea ce privește în principal, sistemul de alimentare cu energie, este posibil să se realizeze o creștere semnificativă a economiei de combustibil (reducerea consumului de combustibil cu 35-40% [7]), și reducerea toxicității gazelor de eșapament. Există două moduri posibile:

- alimentarea constantă de hidrogen într-o cantitate constantă prin intermediul șaibei de dozare - metoda este foarte simplu, dar la viteze scăzute ale arborelui cotit se produce un amestec de hidrogen pereobogaschenie, ceea ce conduce la o creștere a emisiilor de NOx;

Cea mai mare dificultate în utilizarea hidrogenului drept cauză combustibil emite rezervele sale de depozitare în vehicul. În prezent, cele trei moduri de depozitare:

- un gaz comprimat;

- în stare lichidă;

- folosind hidrură ca metale „hidrogenate“.

Luați în considerare aceste metode mai în detaliu.

1. Hidrogenul ca un gaz comprimat, asigurând în același timp o ofertă adecvată de accident vascular cerebral, ținând cont de densitatea foarte scăzută de hidrogen trebuie să fie depozitate sub presiune ridicată. Acest lucru necesită nave robuste cu pereții groși de masă mare. Pe lângă nevoia de a se adapta stocul de cilindri reduce substanțial greutatea sarcinii utile a vehiculului, precum și necesită o reducere a presiunii în trepte.

2. Parametrii de volum-masă Când hidrogenul stocat într-o stare lichidă îmbunătățit semnificativ sistemului de combustibil. Dar, în acest caz, problema principală - pentru a asigura menținerea unei temperaturi scăzute a rezervorului de combustibil. Rolul principal este jucat aici de izolarea termică a rezervorului. Hidrogenul lichid este, în general transportate și depozitate în rezervoare criogenice, cu pereți dubli, între care cavitatea este umplut cu izolație. Cea mai eficientă izolație multistrat, compuse din straturi de materiale izolante și de ecranare alternativ. Deoarece materialul de ecranare utilizat în mod obișnuit o folie de aluminiu și sunt utilizate pentru izolarea termică din fibră de sticlă, hârtie de sticlă și altele. La o presiune de 1,33 Pa izolator spațiu astfel de izolare practic nu transmite căldura, prin pierderile prin evaporare din capacitatea rezervorului de 100 m 3 nu a depășit 0 25% pe zi. Și dacă este depozitat în rezervoare staționare - 10% pe an. rezervoarele criogenice create pentru vehiculele care au scurgeri de hidrogen lichid este mai mică de 1% pe zi [11].

Testele efectuate pe masina „Datsun B-210“, cu motor

V = 1,4 și l, următoarele rezultate:

- masa rezervor criogenice - 120 kg;

- Capacitate rezervor - 230 l;

- temperatura hidrogenului injectat la orificiul de admisie - minus 130 ° C;

- masa totală a sistemului de putere - 150 kg;

- consumul de hidrogen ținând cont de pierderile în timpul umplerii și depozitare - 25 litri la 100 km;

- o rezervă de putere de 1 stație de benzină - 1000 km;

- cost cu o schimbare din traducerea de benzină - 5.7-6.5 l / 100 km.

3. Cel mai mare interes practic este acumularea de hidrogen în hidrurile metalice, t. E. saturării rețelei cristaline a metalelor, cu hidrogen, urmată de separarea hidrogenului gazos în condiții adecvate.

Pentru a încărca bateria prin componenta hidrură metalică de hidrogen a fost trecută sub presiune scăzută și, simultan, se încălzește dissipatable. Procesul de încărcare poate fi repetat de mai multe mii de ori, fără o deteriorare a consumului de energie a bateriei. Răcirea se realizează de obicei cu apă rece de la robinet.

Îndepărtarea hidrogenului din acumulatorul hidrură, când hidrurile de încălzire. În acest scop, se poate utiliza căldura gazelor de răcire sau de evacuare. În cazul unui accident și defectarea bateriei exterioare hidrură de coajă începe volatilizarea de hidrogen, care reduce rapid temperatura hidrură și evoluția gazului încetează. Din acest motiv, în mai multe moduri mai sigure hidrură baterie rezervor de hidrogen cu benzină.

În ciuda densității mari a hidrură de metal, din greutatea totală a sistemelor de combustibil hidrură și lichid pe bază de hidrogen sunt comparabile datorită masei mari a rezervoarelor criogenice.

Un vehicul cu un motor cu ardere internă și un izolator hidrură-ACCUM are o masă mare și o rezervă de putere mai mică în comparație cu rularea vehiculului pe benzină, dar superior acestor parametri electrici. În mediul urban, masina cu o baterie hibrida este pe deplin competitivă cu mașini convenționale și mașini electrice. Pentru modificarea motorului trebuie să fie mică creștere a raportului de compresie, înlocuirea sistemului de alimentare cu combustibil și momentul aprinderii aproximativ 10 ° BTDC. Reducerea puterii, reducerea cuplului și creșterea masei vehiculului necesită modificarea unității finale. Un pic mai necesită încărcarea bateriei hidrură, în comparație cu realimentare benzină. Astfel, capacitatea de hidrură de baterie de 65 litri, care conține 200 kg de granule de aliaj fier-titan absoarbe când complet încărcată 50 m 3 de hidrogen. Sub răcire cu apă de la robinet timp plin de încărcare este de 45 de minute, cu primele 10 minute se încarcă 75% din capacitate. Când încălzirea lichidului de răcire fierbinte și temperatura ambiantă de minus 20 ° C, la o presiune de hidrogen în acumulator mai mare de 0,1 MPa.

5.4. Amoniacul drept combustibil pentru motoarele cu ardere internă

Amoniacul a atras atentia ca un combustibil datorită costului redus, practic sursă nelimitată de materii prime și disponibilitatea. Când arderea completă a amoniacului este format dintr-un singur component dăunător - NOx. Mai mult decât atât, în cantități mici, deoarece temperatura de ardere a amestecului de amoniac-aer este relativ scăzută. Acesta poate fi preparat din hidrogen amoniac. Furnizarea de combustibil poate fi depozitat la temperaturi mai ridicate - la o presiune de 0,6-0,7 MPa este lichefiat amoniac. Punct de fierbere - minus 33,4 ° C

Amoniacul în combinație cu apa (NH4OH) are proprietăți alcaline, corodează majoritatea metalelor neferoase și a aliajelor acestora. oțel carbon este stabilă, și este folosit ca materiale structurale. Ca garnitura materialelor utilizate fluoropolimeri și unele ștampile din cauciuc. Majoritatea uleiurilor lubrifiante aproape nu modifică proprietățile sale la contactul cu amoniac, se observă o ușoară fluctuație a viscozității și o scădere a eficienței aditivilor antioxidanți.

În timpul arderii în cilindrii caracterizate prin aprindere ridicat de amoniac evap-set (scânteii necesar nivelul de energie de aprindere ridicat) precum și ardere lentă cauzată de o temperatură scăzută a flăcării (1955 ºK comparativ cu 2336, când ºK benzină). Nici un efect semnificativ, chiar și o creștere semnificativă a raportului de compresie. Așa cum poate fi utilizat intensificatoare de aprindere: