ТИТАН - ХРАНИТЕЛЬ ГОРЮЧЕГО?

Автомобиль будущего — это не просто иная форма кузова, новые конструкционные материалы и технические параметры. И вовсе не обязательно — высокие скорости и мощный двигатель. Скорее даже напротив. Массовый автомобиль должен быть в первую очередь безопасным, а высокие скорости только повышают уровень риска. Автомобиль будущего — это еще и машина, работающая на новом топливе. Не на бензине, не на керосине или соляровом масле и вообще не на продукте переработки нефти. Мировые запасы нефти близятся к концу, органическое топливо становится все дороже и нет оснований надеяться, что этот процесс удастся остановить. К тому же продукты сгорания бензина и мазута сильно загрязняют воздух.

В последние годы во многих странах проявляется большой интерес к заменителям традиционных видов автомобильного горючего. Среди таких заменителей — природный газ (пропанбутан) , водород, а также качественно иной вид питания — электроэнергия. Электромобиль — теоретически наиболее удачное решение проблемы. Совершенно безотходный транспорт — что может быть лучше?! Другое дело, что емкость электрических батарей, их габариты оставляют желать много лучшего. Современные аккумуляторные батареи — тяжелы, громоздки и не очень энергоемки. Небольшой электромобиль, почти целиком набитый батареями, может проехать без подзарядки всего несколько десятков километров, да и то с небольшой скоростью, и пока нет необходимой научно-технической базы для ликвидации этого "узкого места".

Газобаллонные автомобили, работающие на жидком пропанбутане, уже внедряются в автохозяйство Москвы. Ездят они и по улицам Токио, Нью-Йорка, некоторых других городов. Пробег у них без подзарядки тоже невелик, емкости же с газом огромны. Да и особенно перспективным природный газ не назовешь: запасы его, как и залежи нефти, ограничены, а стоимость имеет тенденцию расти.

Перспективным видом топлива для транспорта будущего считается водород. Запасы его неисчерпаемы: в сущности, вся водная толща нашей планеты — водород (только в соединении с кислородом). При его сгорании выделяется много 142энергии, намного больше, чем при сгорании природного газа. Немаловажным является также то, что при сгорании водорода почти не загрязняется воздух. Оксиды азота и воды — вот практически все вещества, которые выделяются в атмосферу при сгорании водорода.

Но до широкого использования водорода в качестве топлива путь неблизкий. Поскольку чистого водорода в природе нет, его приходится производить, разлагая воду на составные части, а этот процесс не из самых простых и безопасных. Получаемый водород недешев, хранить его сложно, но в какой-то степени все это — издержки производства в небольших масштабах. Ведь и бензин тоже, если разобраться, топливо не из самых удобных.

Сложно также хранить водород в автомобиле. Можно хранить его в баллонах под большим давлением (20—25 мегапаскалей) , но такие баллоны очень громоздки и тяжелы. И неудивительно. Ведь им надо выдержать силу стиснутого газа, готового в любой момент "взбунтоваться”. Можно, правда, перевести водород в жидкое состояние, но криогенные сосуды для его хранения еще более громоздки, а сжиженный водород в 2—3 раза дороже газообразного.

В шестидесятые годы нашего века был разработан способ хранения водорода в сосудах из специальных сплавов, называемых гидридными. Они представляют собой твердые или порошкообразные соединения, способные при охлаждении поглощать, а при нагревании выделять большое количество газообразного водорода. В качестве материалов для получения таких сплавов лучше других зарекомендовали себя титан и железо. Сплав титана с железом может работать неограниченно без видимых признаков ухудшения свойств.

Правда, баллоны с гидридными сплавами массивнее бензобаков, но намного легче и меньше, чем кислотные аккумуляторные батареи, применяемые на электромобилях. Что же касается пожароопасности, то автомобили, оснащенные такими баллонами, куда безопаснее обычных, так как водород находится внутри гидридных сплавов в связанном состоянии, а титан в соединении с железом не горит.

Водород в качестве топлива удобен еще и тем, что пригоден для использования на обычных автомобилях. Не надо создавать совершенно новые машины, как это потребовалось бы при внедрении транспорта на электрической тяге. Небольшая переделка двигателя — и любой современный автомобиль готов к работе на водороде.

Уже имеется опыт экспериментальной эксплуатации машин на водородном горючем. В 1975 году с США был испытан автобус Виннебаго Михибус с карбюраторным двигателем,

Переоборудованным для работы на газообразном водороде. Горючее хранилось в двух баллонах с гидридными сплавами. Запас хода при скорости 80 километров в час превысил 120 километров. Через год успешно прошел эксплуатационные испытания легковой автобус фирмы ”Понтиак” (модель ”Гранд Вилли”), питаемый водородом.

На таком же горючем работал и небольшой автобус фирмы ”Даймлер-Бенц” (ФРГ). Испытания проводились в научно- исследовательском центре фирмы. В баллон с гранулами (частичками) титано-железистого сплава нагнетали почти 50 кубических метров водорода, затем емкость устанавливали в автобус под одним рядом сидений. Этого запаса газа хватало на пробег около 150 километров.

При комбинации баллона из гидридного сплава титана и железа с баллоном из сплава магния, алюминия и кремния (2 баллона общей массой 200 кг) можно при одной заправке автомобиля достичь пробега до 400 километров.