Химические источники тока известны достаточно давно. Самые лучшие из известных источников тока – это топливные элементы, изобретенные более полутора веков назад. Топливные элементы – это электрохимические устройства, которые получают электроэнергию за счет реакций взаимодействия водорода и кислорода. Единственным выбросом, образующимся в результате работы подобных двигателей, является вода.
По данным Центра технологий и политики в области национальной безопасности США, первые исследования по использованию водорода были начаты в 1944 г. Их курировало Министерство обороны США, которое было заинтересовано в создании водородного топлива для ракет. В 1950-е предпринимались попытки построить реактивные самолеты на водородных двигателях. В 1970-е г. такие же исследования стал проводить военно-морской флот США. Все эти эксперименты закончились неудачей, но в космосе топливные элементы применили на практике в рамках американской лунной программы. На долговременной орбитальной станции NASA Skylab (1973–1979 гг.) они были едва ли не основными источниками энергии.
В наше время электромобиль стал реальностью потому, что топливные элементы постоянно совершенствуются, и их стало можно поставить в автомобиль.
Проблема водородного двигателя
Даже сегодня изготовление водородного топлива для автомобилей ныне в четыре раза дороже, чем производство автомобильного бензина. Кроме того, остается проблемой создание «водородной инфраструктуры» – сети заправочных станций и сервисных центров, необходимых для обслуживания автомобилей, работающих на водородном топливе. По оценкам Аргоннской национальной лаборатории, в масштабах США для этого требуется затратить более 600 млрд долл.
Означает ли это что водородное топливо НИКОГДА не станет экономичным? Конечно же, НЕТ!
Технологические и экологические препятствия использования водорода в качестве топлива – дело совершенно обычное для любого вида топлива. Похожие проблемы были у природного газа, бензина и солнечной энергии. С момента начала производства солнечных батарей до вывода их на уровень коммерческой окупаемости прошло более двух десятилетий.
В последние годы стоимость топливных элементов значительно снизилась. По оценкам Rocky Mountain Institute, в 1998 г., когда был создан первый современный топливный элемент, его себестоимость составляла несколько тысяч долларов на киловатт. Ныне она упала до 500–800 долл., а если будет начато массовое производство подобных устройств, то цена упадет до 50–100 долл. за киловатт.
Недавно во Франции президент PSA Peugeot Citroen Жан-Мартин Фольц и исполнительный директор исследовательской организации СЕА Ален Бюга представили публике первый в мире компактный водородный топливный элемент. При заправке 54 л сжатого водорода он весит всего 5 кг и позволяет машине ехать на одной заправке 500 км.
Двигатели, созданные по этой технологии, позволяют создать полностью электрический автомобиль. Причем с такими качествами, что он может иметь успех не только у фанатов экологии, но и у обычных автовладельцев, глобальными проблемами не интересующихся. При этом все, что потребуется для его работы, – это чистый водород.
Существует проект израильских ученых, предусматривающий создание топливной системы для автомобиля, которая позволит вырабатывать водород прямо в авто. Такому автомобилю вообще не нужны зарядка и заправка.
«Водородный» автомобиль израильской компании Engineuity в качестве химических реагентов использует такие металлы, как алюминий и цинк, которые входят в состав устройства, напоминающего длинную катушку. Бензобак в таком автомобиле заменен так называемым combustor
Metal-Steam – полостью, выделяющей водород из нагретой воды.
Специалисты утверждают, что в течение следующих нескольких лет вполне реально поставить эту технологию на конвейер.
Сегодня специалисты Engineuity занимаются поиском инвесторов, на чьи средства через 3 года будут собраны их первые «водородные» автомобили. После прохождения соответствующих тестов и испытаний планируется развернуть инфраструктуру (которая может вырасти вскоре по стоимости до нескольких миллиардов долларов). Ученые утверждают, что при условии создания этой инфраструктуры экологичные автомобили не предполагают быть очень дорогими по сравнению с бензиновыми аналогами.
Пока готовил эту книгу к изданию, появились сведения еще о трех проектах такого рода.