Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики :: View topic - ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и т.п

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

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).

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)

Честно говоря, машины и автобусы с водородом под таким давлением мне не очень нравится: с точки зрения безопасности это чревато.

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).

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.

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

...

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%...

Ну не могут 60 грамм водорода тащить нехилый автобус 100 км - это ж не уран, в конце концов!

Встретил возможный способ производства водорода из оливинов (в частности фаялита) путем серпентинизации (геотермальная реакция).
3 Fe₂SiO₄ + 2 H₂O → 2 Fe₃O₄ + 3 SiO₂ + 3 H₂

Author:	Upsidesium [ 12 Jul 2013 03:27 ]
Post subject:	ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и т.п
Водородный автобус от компании Тойота Attachment: TOYOTA_FCHV_Bus.jpg [ 1.12 MiB \| Viewed 19339 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

Author:	stas [ 12 Jul 2013 03:50 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
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).

Author:	Upsidesium [ 12 Jul 2013 04:09 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
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.

Author:	stas [ 12 Jul 2013 04:48 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
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)

Author:	Upsidesium [ 12 Jul 2013 05:23 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
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

Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики http://www.chemistry-chemists.com/forum/

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и т.п http://www.chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=18&t=5352	Page 1 of 1

Author:	stas [ 12 Jul 2013 05:37 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
Upsidesium wrote: http://en.wikipedia.org/w/index.php?tit ... =554359031 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.

Author:	Upsidesium [ 12 Jul 2013 12:29 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
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).

Author:	Volodymyr [ 12 Jul 2013 13:37 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
Честно говоря, машины и автобусы с водородом под таким давлением мне не очень нравится: с точки зрения безопасности это чревато.

Author:	stas [ 12 Jul 2013 15:24 ]
Post subject:	Re: Научные фотографии
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: 1507350 = 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 32,86 = 196,8 л бензина (это в идеале, но пусть...). При среднем расходе бензина 30 л/100 км имеем дальность пробега 196,8100/30 = 656 км. "Недобранные" ДВС-автобусом километры спишем на неучтённую рекуперацию и т.д. .

Author:	Upsidesium [ 12 Jul 2013 16:08 ]
Post subject:	Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
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.

Author:	Volodymyr [ 12 Jul 2013 16:52 ]
Post subject:	Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
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.

Author:	Upsidesium [ 13 Jul 2013 04:04 ]
Post subject:	Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
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 [ 17.61 KiB \| Viewed 19382 times ] Attachment: solid-oxide-fuel-cell-auxiliary-power-unit-2big.jpg [ 37.05 KiB \| Viewed 19382 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.

Author:	stas [ 13 Jul 2013 04:49 ]
Post subject:	Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
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.

Author:	Upsidesium [ 14 Jul 2013 03:42 ]
Post subject:	Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
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 [ 112.83 KiB \| Viewed 19363 times ]

Page 1 of 1	All times are UTC [ DST ]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/

Author:	Upsidesium [ 15 Jul 2013 23:15 ]
Post subject:	Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
Встретил возможный способ производства водорода из оливинов (в частности фаялита) путем серпентинизации (геотермальная реакция). 3 Fe₂SiO₄ + 2 H₂O → 2 Fe₃O₄ + 3 SiO₂ + 3 H₂

Author:	Upsidesium [ 11 Aug 2013 03:04 ]
Post subject:	Re: ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (топл. элементы, гибр. двигатели и
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 752 times Целых 10 мкмоль H₂ из 3 моль базальта (в пересчете на железо). Не, сероводород подобным образом добывать, все же более выгодно. Кроме того отходом электрохимических электростанций будет ценное химическое сырье.