Солярка из воды – Топливо из крана? Мечтатель из Перми знает, как из воды получить энергию | Наука | Общество

Топливо из воды

Водородное топливо само по себе не решит всех проблем, но может стать способом более эффективного и безопасного для окружающей среды использования энергии


NEIL WEBB/DEBUT ART LTD

В Германии начал работать первый регулярный поезд на водородном топливе. Состав, изготовленный французской компанией Alstom, проехал от Букстехуде недалеко от Гамбурга до Куксхафена на побережье Северного моря. Поезд движется со скоростью до 140 км/ч, одной заправки ему хватает на тысячу километров. Топливный бак находится на крыше, топливный элемент преобразует энергию горения водорода в электричество, за счет которого работает мотор. Для экономии энергии состав также снабжен аккумуляторами, запасающими электричество в случае перепроизводства (допустим, мы едем под горку) и поставляющими — в случае недостатка (наоборот — в горку). К 2021 году число таких поездов на маршруте обещают довести до 14. Чем же хорошо (и чем плохо) водородное топливо?

Бегство от нефти

Основным сырьем для моторного топлива была и остается нефть. Долгое время переживали, что это ископаемый вид топлива, который может в какой-то момент кончиться. Этот отдаленный риск имеет более серьезные последствия, чем неработающие двигатели: нефть — основной источник сырья для органического синтеза. Практически все синтетические материалы — ткани, пластики для мебели, бытовой техники и прочих полезных современных вещей — производятся из нефти. Собственно, приписываемое Менделееву выражение «топить печь нефтью — это все равно что топить печь ассигнациями» предостерегало именно от этого. Нефть слишком ценна, чтобы ее сжигать.

Встал вопрос о поиске возобновляемого источника углеводородов. Им могло бы стать биотопливо, и в начале века это направление было очень важным и перспективным в науке. Перед учеными стояла задача — научиться перерабатывать растения так, чтобы из них получалось топливо, не уступающее по эффективности ископаемому. Собственно, самое простое такое топливо — тот же алкоголь. Одна беда — перерабатывать в него хорошо получается только съедобные растения, а их производство энергозатратно само по себе. К тому же многие люди на Земле и так голодают, — как можно использовать продукты питания для топлива?

Есть еще и проблема изменения климата. Традиционное топливо плохо не только ископаемостью, но и неизменным выделением углекислого газа в атмосферу. Бум биотоплива закончился, не начавшись, в том числе и потому, что при сжигании этилового спирта тоже производится углекислота. Хотя свою нишу биотопливо, несомненно, займет, — там, где его производство легко и выгодно. Например, в Бразилии, где его делают из прекрасно там растущего сахарного тростника, биоэтанол успешно используется на обычных заправках.

Неудивительно, что наука ищет источники энергии, совсем не завязанные на углеводородах — ни ископаемых, ни возобновляемых. Основные направления этих поисков хорошо известны: использование энергии атома, Солнца, ветра и разные типы гидроэнергии — реки, приливы и отливы. Однако все эти источники энергии сложно взять с собой на поезд или автомобиль. Энергию нужно или передавать по проводам, что влечет ее потери, или хранить — для этого нужны очень мощные аккумуляторы, возможности которых тоже ограничены. Поэтому для работы двигателей требуется что-то другое. Образно говоря, то, что можно залить в бак и сжечь.

Водородный запас

Собственно, так возникла идея сжигать водород. Молекула h3 «запасает» энергию связи между двумя атомами водорода, она рвется при окислении, а в результате получается только вода — в жидком виде или в виде пара. Выглядит идеально, но нужно понять, откуда брать водород и как его хранить для использования в виде топлива.

Водорода в чистом виде на Земле очень мало — 0,00005% по объему в сухом воздухе. Значит, его нужно производить, а на это тоже потребуется энергия (впрочем, энергия расходуется и на крекинг нефти). Есть два основных варианта производства водорода: из воды под действием электрического тока в ходе процесса электролиза (так она разлагается на водород и кислород) и из все тех же углеводородов. Второе можно рассматривать, конечно, только как временное решение — оно воспроизводит, хотя и в меньшем масштабе, проблему зависимости от ископаемого топлива и угрозу для климата. Значит, вода?

Проводить электролиз можно там, где есть источник энергии — АЭС, например, если мы не берем станции, работающие на нефти и газе. Ну, а вода есть более или менее везде. Но зачем тратить энергию на электролиз, когда можно просто пустить ее в двигатель? Дело в том, что водород позволяет решать описанную выше проблему сложности хранения и транспортировки энергии. Возвращаясь к Нижней Саксонии — как раз проблему запасания энергии пытаются решить немецкие транспортники. Железнодорожная сеть Германии очень развита: по общей длине дорог она всего вдвое уступает России и занимает в мире шестое место по длине. Однако 40% линий не электрифицированы, там сейчас используются дизели. Аккумуляторы для таких расстояний пока слишком маломощны. Электрификация — дорогая инфраструктура. Поэтому ставка на водородное топливо выглядит вполне естественной.

Необходимые условия

Однако водород не так просто хранить. О рисках взрыва при скоплениях газообразного водорода известно со времен катастрофы «Гинденбурга», да и занимает он неадекватно большой объем. Поэтому об использовании его в такой форме речь, конечно, не идет. На помощь приходит химия — хранение водорода в виде таких соединений, как боргидрид натрия, компактно и безопасно, а вещества-носители — натрий с бором — могут быть использованы повторно. Плюс к этому сами водородные двигатели работают не в точности как двигатели внутреннего сгорания, а с помощь так называемых топливных элементов. Вместо обычного горения (взаимодействия с кислородом) реакция происходит электрохимически — это немного похоже на процесс зарядки-разрядки батареек. Это позволяет вести ее более эффективно и контролируемо.

Водородное топливо само по себе не является панацеей, решением всех проблем. Это не источник энергии, а один из способов ее более эффективного и безопасного для окружающей среды использования. Он может быть экономически обоснован, но для этого необходима продуманная система производства и распределения энергии из возобновляемых источников. Ее можно создать, если государственные и надгосударственные образования (такие как ЕС) возьмут на себя затраты на необходимую инфраструктуру, а также меры, стимулирующие частный сектор к ее эффективному использованию. Сейчас этой системы нет, но черты ее уже просматриваются на улицах — в тех же зарядках для электромобилей и первом поезде на водородном топливе. Ничего принципиально нового в этой задаче нет. Если задуматься, то массовое использование современных автомобилей стало экономически обоснованным только потому, что в свое время были построены сети заправок и автомобильных дорог.

Как избавиться от воды в бензине? Тест влаговытеснителей — журнал За рулем

Вода в бензобаке — это крайне нежелательный гость: от таких надо побыстрее избавляться. А есть ли толк от флакончиков с автохимией, которые обещают свою помощь в изгнании недруга?

Вода в бензине

Материалы по теме

Машина не заводится! Притащили в сервис — завелась… Это как? Да очень просто: льдинка в топливопровод попала. Но каким образом в бензине появляется вода? Способов проникновения довольно много. При заправке на АЗС в бак попадает атмосферный воздух, имеющий какую-то влажность. Что-то и с самим бензином бывает. Кроме того, некоторые компоненты бензинов сами по себе гигроскопичны, а потому всеми силами притягивают атмосферную водичку. Ну и разного рода Василии Алибабаевичи иногда помогают. В общем, возможностей много.

Чем вредна вода, попавшая в топливо? Как минимум тем, что она не горит. И когда даже капли «аш-два-о» попадают в цилиндры, мотор начинает недовольно подергиваться. Еще имеет место такая гадость, как коррозия. А если на улице холодно, то может стать совсем плохо: замерзание топливопроводов и прочих «узких мест» — это команда «Стоп, машина!». Разговоры о полезности добавления Н2О для снижения токсичности и повышения экономичности оставим для другого материала — сейчас нам нужно избавиться от воды и спокойно ехать дальше. Можно, конечно, попытаться снять бак, но мы попробуем поступить проще: воспользуемся автохимией.

Вода в бензине

Как известно, вода с бензином не смешивается, сколько ни взбалтывай. Она тяжелее, а потому всегда «тонет»: граница между жидкостями при этом четко видна.

Как известно, вода с бензином не смешивается, сколько ни взбалтывай. Она тяжелее, а потому всегда «тонет»: граница между жидкостями при этом четко видна.

Наша задача — умудриться смешать воду с бензином, чтобы затем все это сгорело в цилиндрах и догорело в нейтрализаторе. Препаратов с подходящими описаниями нам попалось семь — есть из чего выбирать. Вот этим и займемся.

Методику испытаний мы выбрали следующую. В тарированные емкости залили по 200 мл бензина и по 2 мл воды — получили концентрацию в 1%. Это довольно много: пол-литра воды в пересчете на 50-литровый бензобак! Теперь пересчитываем предложенную п

Audi произвела дизельное топливо из воздуха, воды и электричества / Habr

Научно-исследовательское подразделение Audi в Дрездене изготовило первую опытную партию синтетического дизельного топлива, используя только возобновляемые источники энергии, воду и CO2.

На важность промышленного производства e-diesel с полным отказом от нефти указывает тот факт, что на презентацию топлива приехал лично министр образования и научных исследований Германии. Его машину тут же заправили новой соляркой (с его согласия).

Техпроцесс производства топлива не так уж и сложен, если в наличии «бесплатная» электроэнергия (её получают от солнца и ветра). Сначала водяной пар разделяется высокотемпературным электролизом на водород и кислород (при 800°C).

Потом извлекается углекислый газ из воздуха, который вступает в реакцию с водородом в два этапа при высокой температуре и давлении). Сначала он восстанавливается до CO, а затем из CO и H

2 синтезируется синтетический аналог нефти. Его разделяют на фракции таким же методом, как и обычную нефть. Побочный продукт — кислород — выпускают в атмосферу.

В отличие от нормальной солярки, e-diesel имеет прозрачный цвет.

Коммерческим продвижением проекта займётся новый стартап Sunfire, созданный при участии Audi как эксклюзивного партнёра. По расчётам инженеров, себестоимость e-diesel позволит продавать его с выгодой по 1-1,5 евро за литр, хотя окончательная цена сильно зависит от стоимости электричества. Хоть и «зелёное», оно пока дорогое.

Дрезденский экспериментальный завод планирует выпускать 160 литров дизтоплива в день в течение ближайших месяцев. На следующем этапе построят завод побольше.

Вода в дизельном топливе: паста для удаления, рейтинг методов очистки

Вода в дизельном топливе увеличивает коррозию всех соприкасающихся с ней металлических поверхностей, ухудшает распыление и горение в камерах и снижает мощность двигателя.

Она практически всегда присутствует во всех емкостях, даже если изначально её там не было. Действующие ГОСТы предопределяют её наличие, ограничивая содержание в г/кг топлива.

Как попадает вода в дизтопливо?

Наиболее известными причинами попадания воды в бак дизельного авто считаются следующие:

Схема образования конденсата в дизельном топливе

  1. При изменениях температур воздушной среды происходит конденсация влаги из воздуха, находящегося в полупустом баке автомобиля, ёмкости нефтебазы, цистерне бензовоза. Капельки воды конденсируются на холодных стенках этих емкостей, стекая по ним на дно. Сегодня всем известно, что тяжелее — вода или дизельное топливо. Если в баке автомобиля за сезон может собираться несколько сотен миллилитров воды, то в многокубовых емкостях счёт идёт на десятки и сотни литров.
  2. Вода может попадать в рабочие ёмкости из-за неаккуратности владельцев, например, при заправке вне крыши на сильном дожде, при наполнении бака в сильные туманы, при покупке дешёвого некачественного дизтоплива (с водой) у непроверенных продавцов.
  3. Вода появляется в баке автомобиля при злонамеренных действиях продавцов АЗС, добавляющих в рабочую ёмкость воду взамен украденного топлива.

Методы определения воды в топливе

Так выглядит вода в ДТ

Их достаточно много. Больше других известны следующие:

  • простой и точный «гостированный» метод отгона воды из смеси топлива с растворителем (ГОСТ 2477-65) — в аппарате АКОВ — количественного определения воды;
  • способ Клиффорда, основанный на помутнении и изменении цвета обводнённого топлива в присутствии марганцовокислого калия;
  • метод перегонки по Дину-Старку;
  • метод, в котором используется водочувствительная паста Владыкина для определения воды в дизельном топливе;
  • метод титрования по Фишеру;
  • инструментальный диэлькометрический метод определения влажности и многие другие.

Паста Владыкина для очистки ДТ от воды

Методики отличаются временем проведения исследования, сложностью, стоимостью, перечнем определяемых параметров, поэтому для конкретного применения используются наиболее удобные.

Как из дизельного топлива убрать воду?

Схема прибора для перегонки воды из дизтоплива

Удалить воду из дизельного топлива можно разными способами на всех этапах хранения, транспортировки и применения:

  1. Рачительные торговцы качественными нефтепродуктами оборудуют свои ёмкости кранами для слива воды, периодически проводят проверку и сливают водно-грязевый субстрат.
  2. На дизельных двигателях перед фильтром тонкой очистки устанавливают фильтр-сепаратор. Он оборудован прозрачным отстойником, позволяющим визуально убедиться в наличии воды и своевременно слить её через краник.
  3. Один-два раза в год специалисты рекомендуют вводить в бак автомобиля присадку-ингибитор влаговытесняющего действия. Она способствует разбиванию водных капель до мельчайших частиц, которые равномерно смешиваются с топливом, сгорают вместе с ним и выводятся без последствий для двигателя.
  4. Известен среди автолюбителей и метод, при котором вода выводится из бака осушителем воздуха, состоящим из какого-либо спирта (самым распространённым для этой операции является изопропиловый спирт). Они растворяют в себе воду и сгорают в двигателе. Однако считается, что спирты обладают высокой коррозионной способностью, что может плохо отразиться на преждевременном износе двигателя.
  5. Самые простые и надёжные методы — откачка воды со дна прозрачной ёмкости любым маломощным (даже ручным) погружным насосом, а также слив ДТ в бак из канистры через очень мелкую сетку, не пропускающую воду.

К сожалению, пока никто не составил рейтинг способов удаления воды из дизельного топлива. Главное то, что они есть, и каждый может найти для себя самый удобный и эффективный.

Если вам понравилась наша статья и мы как-то смогли ответить на ваши вопросы — то будем очень благодарны за хороший отзыв о нашем сайте!

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о