19.1. Свойства водорода

Некоторые свойства водорода приведены в табл. 17. Плотность энергии в единице массы у водорода уникальна, поэтому уже сегодня он применяется на космических кораблях. Водород может быть отличным аккумулятором производимой в ночное время электростанциями электроэнергии, приемлем для использования в газовой сети как для промышленных, так и бытовых нужд, его можно транспортировать на большие расстояния. Водород может хорошо применяться в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах, двигателях Стирлинга и других источниках механической энергии.

Таблица 17. Свойства бензина, дизельного топлива и водорода

Водород - один из самых распространенных элементов на земле. Обычно его получают электролизом воды, в результате которого образуются водород и кислород. При воспламенении смесь этих газов сгорает с образованием воды. Таким образом энергию, затрачиваемую на разложение воды, вновь получают при сжигании смеси образующихся газов. Следовательно, водород - неуничтожаемый аккумулятор энергии, не нарушающий биологического равновесия на планете.

Вода, необходимая для получения водорода, имеется в избытке и при наличии электрического тока или приемлемого источника энергии можно повсюду получать водород. Образующийся одновременно с водородом кислород может применяться для различных целей. Выгодна была бы заправка автомобиля обоими этими газами, поскольку в двигателе они сгорали бы с образованием одной лишь чистой воды. Если же используется кислород атмосферы, содержащей, как известно, 79% азота и 21 % кислорода, то наличие азота-инертного газа, обеспечивает снижение высоких скоростей сгорания, имеющих место и являющихся причиной стука при горении смеси чистых Н₂ и О₂. С другой стороны, присутствие азота приводит к тому, что при высоких температурах образуются токсичные окислы азота NO_x. Для снижения максимальных температур сгорания целесообразно использовать рециркуляцию охлажденных отработавших газов.

Как видно из рис. 130, для воспламенения водорода в воздухе требуется очень небольшая энергия. Для сравнения на этом же рисунке приведена энергия необходимая для воспламенения смесей углеводородов в тех же условиях. Даже очень бедные смеси водорода с воздухом легко воспламеняются: небольшое количество водорода, вводимое в смесь бензина с воздухом, заметно улучшает воспламеняемость бедных смесей. Это также учитывается при разработке способов экономии нефтяных топлив.

Рис. 130. Зависимость минимальной энергии воспламенения Е от состава топливо воздушной смеси α