А втомобилните гиганти "Тексако", "Шел", "Бе Ем Ве" чрез свои собствени изследователски програми инвестират стотици милиони евро в разработването на двигател, задвижван с водород.
От 2001 г. до днес правителството на САЩ е изразходвало повече от 10 милиарда долара в търсене на методи за безопасно и ефективно използване на алтернативни енергийни източници. Президентът Буш подема инициатива за популяризирането на водорода като гориво и създава собствена програма за финансиране на научноизследователски проекти. Защо? Кое прави водорода толкова интересен?
Причините
Водородът е най-разпространеният елемент на планетата. Три пъти по-калоричен от нефтените деривати като бензин и дизел, той може да бъде получен от земен газ, нефт, въглища, биологични отпадъци и дори от вода. Това го прави значително по-евтин от нефта.
Изобщо нефтът губи съревнованието - цената на водорода не се е покачила със 100% през последните години (един барел нефт през 2003 г. струва около 20, а през 2005 г. 40 долара).
Също така за разлика от нефта няма изгледи водородът да свърши в близките 50-100 години. Прочее, САЩ внасят 20,7 млн. барела нефт на ден и консумират горива за около 0,5 млрд. долара на ден, което обяснява безпокойствата на американския президент.
За мнозина изследователи водородът има друго изключително предимство
При горенето му се отделя единствено вода. Липсват "ужасните" въглероден оксид и въглероден диоксид, тежки метали, азотни оксиди.
Според изследване, извършено от екипа д-р Джейкъбсън от Станфордския технологичен институт, САЩ, преминаването от бензинови към хибридни двигатели (такива, които освен бензин ползват и друг източник на енергия, например електричество или водород) би имало огромен положителен ефект за околната страна. Толкова голям, че само тази мярка би спряла глобалното затопляне...
Единственият проблем
е съхранението на водорода. Например автомобилът на BMW 745h ползва 4.4l V8 водороден двигател. Мощността му е 184 конски сили, развива максимална скорост от 220 км/ч и с един резервоар изминава приблизително 960 км. Имайки предвид, че с осем литра водород ще изминем разстояние, колкото с 24 литра бензин, резервоарът трябва да е стандартен. Колата си има и климатик... Но защо тогава не е на пазара?
Защото водородът е газ. Изключително неприятна подробност, струваща милиарди долари и много усилия от страна учените. Можем да го втечним, но това е скъпо, трудно и опасно.
Течният водород е с температура минус 253?С и преди вкарване в горивната клетка трябва да се подгрее. Това обаче е икономически неизгодно. За да се избегне експлозия, се изисква съхранение в открити съдове, от които водородът бавно се изпарява.
Ако компресираме умерено газа (200 атмосфери), за 4 кг водород ще ни е необходим 225-литров резервоар. Никой не иска колата му да е един гигантски резервоар, нали? Ако покачим налягането сериозно (600 атмосфери), сферичен резервоар с диаметър от около 60 см ще е достатъчен.
Това не би било точно водородна бомба, но пътниците не биха направили разлика, ако резервоарът се пробие. Така че не е изненадващо, че подобни автомобили са забранени в Япония.
Решението
Водородът може да се съхранява безопасно в метални сплави, във въглерод и дори в течности. Предизвикателството пред учените е създаването на материал, съдържащ достатъчно водород, който той да приема и отдава при нормални температури и за кратко време. Погледнато под друг ъгъл, това би бил търсеният водороден резервоар.
Класическо решение са металните хидриди. Това са съединения на водорода с метали. Приложими са тези на леките достъпни метали - магнезий и алуминий. При определени условия те поемат няколко тегловни процента водород, които при нужда отдават.
След години упорит труд учени от изследователския център в Геещахт, Германия, успяват да синтезират наноразмерен магнезиев хидрид, който може да съдържа до 8,3% водород.
Според лидера на екипа д-р Борман процентът може да превиши 11, ако учените намерят начин да дестабилизират връзките между метала и водорода. Това е съвсем достатъчно, за да може сравнително лек резервоар да осигури 800-1000 км пробег с едно зареждане.
За жалост температурата, предизвикваща освобождаването на водорода, остава висока - около 300?С.
Друг вариант са хидридите на натриево-алуминиевата сплав, които се наричат аланати. Те могат да сорбират едва 0,15% водород, но температурата на цикъла на зареждане и разреждане е едва 160?С, което може спокойно да бъде работна температура на двигателя.
За да увеличи количеството наличен водород, екипът на д-р Де Йонг от университета в Утрехт, Холандия, създава натриев аланат (NaAlH4), модифициран с добавка от водородни нанотръби. Този материал приема 3,7% водород и вдъхва големи надежди за успешно приложение.
Изключително любопитно и смело решение предлага екип от Пенсилванския университет, САЩ, под ръководството на д-р Лари Снедън. Съединението аминоборан (NH3BH3) съдържа 19., тегловни процента водород. Освен това е течно, леко и способно да отдава 5,6% от водорода си при едва 100?С...
Дали усилията на учените ще се увенчаят с успех?
Да се надяваме, защото транспортният сектор си остава най-големият замърсител в световен мащаб. Според д-р Джон Дойч от Масачузетския технологичен институт, САЩ, автомобили с хибриден електрическо-бензинов двигател като Toyota Prius са икономически по-ефективни от стандартните за миналия век бензинови и дизелови машини.
Няма причина да не купите подобен модел в следващите години, ако тенденцията към уеднаквяване на цените с обикновените автомобили се запази, смята д-р Дойч.
