На главную страницу сайта Опыты по химии Химический Юмор. Научный Юмор Опыты по физике    



Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики

Эксперименты по Химии - Практическая Химия - Книги по Химии - Физика – Астрономия – Биология – Научный Юмор
Прежде чем отправить свое сообщение - ознакомьтесь с ПРАВИЛАМИ ФОРУМА.
Прежде чем создать новую тему - воспользуйтесь ПОИСКОМ, возможно, аналогичная тема уже есть

All times are UTC [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 16 posts ] 
Author Message
 Post subject: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и т.п
PostPosted: 12 Jul 2013 03:27 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
Водородный автобус от компании Тойота
Attachment:
TOYOTA_FCHV_Bus.jpg
TOYOTA_FCHV_Bus.jpg [ 1.12 MiB | Viewed 18993 times ]

Quote:
Технические характеристики
Источник питания: две батареи топливных элементов (PEMFC) по 90 кВт каждая.
Силовая установка: два синхронных электродвигателя переменного тока мощьностью по 90 кВт (120 л.с.) каждый
Топливный бак: 5 или 7 баллонов общим объемом 150 - 156 л. В которых содержится сжатый (35 атм) водород.
Система рекуперативного торможения: есть
Число пассажирских мест: 63 (из них 22 сидячие)
Длина пробега при полной заправке: 490 км при максимальной скорости 82 км/ч

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Last edited by Upsidesium on 12 Jul 2013 15:56, edited 1 time in total.
Исправил неточность


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 03:50 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
Если верить приведенным цифрам, получается ~230 моль. То есть, 1 фунт(!) водорода обеспечивает пробег автобуса свыше 700 км! (В пересчёте на газ расходуется 6,9л Н2 на 1км).


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 04:09 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
stas wrote:
Если верить приведенным цифрам, получается ~230 моль. То есть, 1 фунт(!) водорода обеспечивает пробег автобуса свыше 700 км! (В пересчёте на газ расходуется 6,9л Н2 на 1км).

В случае электрохимического транспорта действует принцип "Тише едешь, дальше будешь". Если на нем не выжимать более 70 км/ч, то можно еще с полсотни км намотать.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 04:48 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
К.п.д. двигателя внутреннего сгорания =20%, к.п.д. "гибрида" примем за 100%.
Теплота сгорания водорода =120МДж/кг, бензина - 40...
Получается, 0,5 кг Н2 (макс. заправка нашего автобуса) по теплотворной способности эквивалентны 2л бензина (это с учётом плотности, причём везде чуть округлено в пользу бензина); принимая же во внимание к.п.д. ДВС, имеем 10 л углеводородов. Однако средний автобус "жрёт" 30л бензина на 100 км (http://minibus.com.ua/page/average-consumption-autobus). Умножим 30л на 7,6 - выходит более 200 литров!
Несмотря на игнорированную мною рекуперацию разница в 20 раз вызывает большие сомнения.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
А вот что нашёл в Инете:
"...Opel Zafira с силовой установкой на водородных топливных элементах мощностью 94 кВт в условиях Вашингтона потребляет 1,83 кг водорода на 100 миль (160 км) пробега, то есть 14,3 литра бензинового эквивалента. Бензиновый аналог Opel Zafira с двигателем объёмом 1,6 л мощностью 85 кВт потребляет 5,8 л бензина на 100 км в условиях трассы.
...National Renewable Energy Laboratory (США) в своих расчётах использует среднюю дальность пробега легкового автомобиля равную 12000 миль в год (19200 км), потребление водорода — 1 кг на 60 миль (96 км) пробега. То есть одному легковому автомобилю на водородных топливных элементах в год требуется 200 кг водорода, или 0,55 кг в день. Один килограмм водорода считают равным по энергетической ценности одному галлону (3,78 л) бензина"
(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0% ... 1%80%D1%82)


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 05:23 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
stas wrote:
К.п.д. двигателя внутреннего сгорания =20%, к.п.д. "гибрида" примем за 100%.
Теплота сгорания водорода =120МДж/кг, бензина - 40...
Получается, 0,5 кг Н2 (макс. заправка нашего автобуса) по теплотворной способности эквивалентны 2л бензина (это с учётом плотности, причём везде чуть округлено в пользу бензина); принимая же во внимание к.п.д. ДВС, имеем 10 л углеводородов. Однако средний автобус "жрёт" 30л бензина на 100 км (http://minibus.com.ua/page/average-consumption-autobus). Умножим 30л на 7,6 - выходит более 200 литров!
Несмотря на игнорированную мною рекуперацию разница в 20 раз вызывает большие сомнения.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
А вот что нашёл в Инете:
"...Opel Zafira с силовой установкой на водородных топливных элементах мощностью 94 кВт в условиях Вашингтона потребляет 1,83 кг водорода на 100 миль (160 км) пробега, то есть 14,3 литра бензинового эквивалента. Бензиновый аналог Opel Zafira с двигателем объёмом 1,6 л мощностью 85 кВт потребляет 5,8 л бензина на 100 км в условиях трассы.
...National Renewable Energy Laboratory (США) в своих расчётах использует среднюю дальность пробега легкового автомобиля равную 12000 миль в год (19200 км), потребление водорода — 1 кг на 60 миль (96 км) пробега. То есть одному легковому автомобилю на водородных топливных элементах в год требуется 200 кг водорода, или 0,55 кг в день. Один килограмм водорода считают равным по энергетической ценности одному галлону (3,78 л) бензина"
(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0% ... 1%80%D1%82)

http://en.wikipedia.org/w/index.php?tit ... =554359031

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 05:37 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
Upsidesium wrote:

Ага, нашёл: в исходнике не 35атм, а 35МРа - то есть 350 атм. Совсем другое дело!
К тому же (чуть раньше наткнулся), к.п.д. современных ДВС доходит до 35%.
Поэтому (35х10)/20=17,5 - нестыковка в 20 раз более-менее устранена. :)


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 12:29 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
Сейчас она вообще устранится. В тесте использовали автобус с другим баком 760-830 км это 700 атм 156 л. Это я немного наколбасил. Но как минимум 400-500 км на 4,3 кг Н2 не плохо (для бензина это 50-90 км).

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 13:37 
Offline
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62190
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Честно говоря, машины и автобусы с водородом под таким давлением мне не очень нравится: с точки зрения безопасности это чревато.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Научные фотографии
PostPosted: 12 Jul 2013 15:24 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
Vladimir wrote:
Честно говоря, машины и автобусы с водородом под таким давлением мне не очень нравится: с точки зрения безопасности это чревато.

Не-не, Владимир! Водород "сжигается" в топливных элементах, а уж колёса вращает электроток.
Поначалу, и вправду, пытались вдувать Н2 в ДВС, но там вылезла масса проблем и пришлось искать другой способ (см. "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82" - здесь всё описано).

Upsidesium wrote:
Сейчас она вообще устранится. В тесте использовали автобус с другим баком 760-830 км это 700 атм 156 л. Это я немного наколбасил. Но как минимум 400-500 км на 4,3 кг Н2 не плохо (для бензина это 50-90 км).

Баки тестированы на 700 атм, но "надуваются" до 350 (запас по прочности). Однако мне кажется, там (http://en.wikipedia.org/w/index.php?tit ... =554359031) всё же имелось в виду 5-7 баков по 150 л каждый. Ежели так, заправленный до 350 атм семибачный автобус имеет: 150*7*350 = 367,5 куб.м (при н.у.) или же 32,8 кг водорода.
По теплотворной способности 1 кг Н2 эквивалентен 4л бензина (грубо), но поскольку к.п.д. топливного движителя (ТЭ+ЭД+...) примерно в полтора раза выше к.п.д. ДВС, напишем "1кг Н2 = 6л бензина". И вот получается: будь наш автобус с обычным ДВС, для эквивалентной замены водорода в его баки надо залить 32,8*6 = 196,8 л бензина (это в идеале, но пусть...). При среднем расходе бензина 30 л/100 км имеем дальность пробега 196,8*100/30 = 656 км.
"Недобранные" ДВС-автобусом километры спишем на неучтённую рекуперацию и т.д.:) .


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
PostPosted: 12 Jul 2013 16:08 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
На ютюбе есть видео этого автобуса. Баллоны, топливный элемент и АКБ находятся на крыше. По виду один баллон максимум на 40 л.
...
Если один такой бахнет шансов у пассажиров никаких.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
PostPosted: 12 Jul 2013 16:52 
Offline
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 62190
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Я имел в виду именно взрыв баллона. Какой бы не был двигатель (внутреннего сгорания или электродвигатель + топливыне элементы), при аварии взрыв баллонов более, чем возможен.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
PostPosted: 13 Jul 2013 04:04 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
Vladimir wrote:
Я имел в виду именно взрыв баллона. Какой бы не был двигатель (внутреннего сгорания или электродвигатель + топливыне элементы), при аварии взрыв баллонов более, чем возможен.

Поэтому американцы на свои тягачи ставят "софки" (SOFC - твердоокисный топливный элемент). Они работают при 900-10000С, но при этом выделяемое им тепло (вместе с теплом которое используется для разгона) можно эффективно преобразовать в электричество. На стационарных объектах для этого используют интегрированную газовую турбину с электро-механическим генератором (SOFC-GT), на транспорте или в быту - термоэлектрический генератор. У сегодняшних SOFC-GT КПД от 80 до 95%, у второго "гибрида" 70-85%. Электрический КПД самого ЭХГ, без преобразования тепла, 60-65%. Причем их электрический КПД не зависит от типа топлива как у "мембранников" (элемент с протоннообменной мембраной). И самое главное "софки" не требуют громоздких компенсирующих схем электропитания, в отличии от "мембранников". И употребляют спирты, бензин, биодизель или сжиженный газ. Стационарные установки могут "есть" и чистый сероводород (потенциальные запасы которого на 1012 лет).
Attachment:
solid-oxide-fuel-cell-auxiliary-power-unit.jpg
solid-oxide-fuel-cell-auxiliary-power-unit.jpg [ 17.61 KiB | Viewed 19036 times ]

Attachment:
solid-oxide-fuel-cell-auxiliary-power-unit-2big.jpg
solid-oxide-fuel-cell-auxiliary-power-unit-2big.jpg [ 37.05 KiB | Viewed 19036 times ]

stas wrote:
К.п.д. двигателя внутреннего сгорания =20%, к.п.д. "гибрида" примем за 100%.

Да нет у "мембранников" он порядка 60%, щелочной выдавал 70-80%, но он не пригоден для эксплуатации с использованием атмосферного воздуха. Если использовать водородсодержащий газ, то электрический КПД будет порядка 30-40% - это большая проблема элементов с прямым преобразованием топлива.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
PostPosted: 13 Jul 2013 04:49 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
Upsidesium wrote:
...
stas wrote:
К.п.д. двигателя внутреннего сгорания =20%, к.п.д. "гибрида" примем за 100%.

Да нет у "мембранников" он порядка 60%, щелочной выдавал 70-80%...

Я намеренно взял нереальные 100%, чтобы "получить" максимум эквивалентного бензина, то бишь минимум кратности... И всё равно оказалось "20", что неоспоримо свидетельствовало об ошибке в исходных данных. (Ну не могут 60 грамм водорода тащить нехилый автобус 100 км - это ж не уран, в конце концов! :) Я это прикинул в уме, ещё дочитывая вашу заметку, почему и стал проверять...). А в последующих своих постах подставлял уже реальные цифры, найденные к тому времени в Инете. И всё неплохо сошлось.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
PostPosted: 14 Jul 2013 03:42 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
stas wrote:
Ну не могут 60 грамм водорода тащить нехилый автобус 100 км - это ж не уран, в конце концов!
60 г урана его и с места не сдвинут, поскольку цепная реакция не запустится. А вот 60 г водорода его около 6,9 км протащит.
Vladimir wrote:
Честно говоря, машины и автобусы с водородом под таким давлением мне не очень нравится: с точки зрения безопасности это чревато.

BNSF 1205 HH автономный электровоз на сжатом или (несколько экземпляров) на ожиженном водороде.
Attachment:
1205m.jpg
1205m.jpg [ 112.83 KiB | Viewed 19017 times ]

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
PostPosted: 15 Jul 2013 23:15 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
Встретил возможный способ производства водорода из оливинов (в частности фаялита) путем серпентинизации (геотермальная реакция).
3 Fe2SiO4 + 2 H2O → 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 3 H2

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
PostPosted: 11 Aug 2013 03:04 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12792
Location: г. Волгоград
Upsidesium wrote:
Встретил возможный способ производства водорода из оливинов (в частности фаялита) путем серпентинизации (геотермальная реакция).
3 Fe2SiO4 + 2 H2O → 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 3 H2

Attachment:
1f08f55ed748ee21b382266ae41e9275.pdf [1.52 MiB]
Downloaded 748 times

Целых 10 мкмоль H2 из 3 моль базальта (в пересчете на железо). :ap:
Не, сероводород подобным образом добывать, все же более выгодно. Кроме того отходом электрохимических электростанций будет ценное химическое сырье.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 16 posts ] 

All times are UTC [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 58 guests


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  

[Сообщить об ошибке, испорченном вложении, битой ссылке]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group