Использование водорода для автомобильного транспорта открывает широкие возможности его применения на различных видах транспорта. В наши дни суммарное количество все транспортных средств осуществляют двадцать три процента всех вредных веществ в виде техногенных выбросов парниковых газов в атмосферные слои нашей матушки Земли. Полученные экспертные оценки не внушают оптимизма.
На ближайшее двадцатилетие прогнозируется увеличение автомобильного парка, что прямо пропорционально в разы увеличивает рост выброса в атмосферные слои вредных веществ. Помимо выбросов углекислотного газа, произойдет рост выброса оксидов азота, которые спровоцируют еще больший рост заболеваемости среди жителей всего земного шара такой болезни, как астма. Выброшенные в атмосферу оксиды серы увеличат рост появления кислотных дождей. Применение низкосортных сортов топлива на морском транспорте порождает увеличение роста оксидов серы в семьсот раз.
Постоянно растущие цены на сегодняшние энергоносители, в том числе на применяемые виды топлива: мазут, дизель, бензин различных марок заставляют задуматься над выбором применения альтернативного вида топлива, каким может явиться водород, что позволит странам, решившимся на модернизацию в топливной энергетике, приобрести, в конечном итоге, энергетическую независимость.
Схема водородного двигателя для автомобиля обеспечивается следующим образом: поршень, двигаясь от верхней точки к нижней точке камеры, при этом открывает выпускной клапан. В этот момент камера сгорания сообщена с атмосферным давлением, поскольку имеющееся давление равно атмосферному давлению
Нахождение поршня с самой нижней точке камеры, осуществляет герметизацию камеры сгорания. При этом закрывается выпускной клапан, а через топливные клапана подаваемая топливная смесь воспламеняется. В качестве топливной смеси применяется стехиометрическая смесь, имеющая и другое название, как гремучий газ.
Сгорая, гремучий газ резко повышает рост давления в камере сгорания водородного двигателя. Силой этого давления происходит открытие установленных в головке цилиндра обратных клапанов, что позволяет произвести выброс в атмосферу сгоревших продуктов из камеры. В этот момент происходит резкое понижение давления в камере сгорания, что активизирует закрытие обратных клапанов, тем самым герметизируя камеру сгорания.
Под силой атмосферного давления поршень, работающий со стороны под поршневой полости, совершая перемещение из нижней мертвой точки в верхнюю точку, тем самым завершает рабочий ход. Когда поршень достигает верхней точки, вновь происходит открытие выпускного клапана, что образовывает повторение описываемого рабочего цикла. Продукты сгорания, произведенные в камере сгорания, являют собой увлажненный воздух.
Само получение гремучего газа для водородного двигателя автомобиля может производиться электролизом воды в электролизере, который устанавливается на любой модели автомобиля. Такова простейшая схема двигателя, которая и обеспечивает движение транспортного средства.
Имеющийся в готовом виде водород может применяться в качестве топливной смеси в самом обычном двигателе внутреннего сгорания, при этом сгорание осуществляется в 1800 раз быстрее, а производительность, соответственно выше, чем у бензина или солярки. Пары воды рекомендовано добавлять в двигатель к имеющемуся там водороду. Итогом такой совместной работы водорода, при высоких температурах и давлении, создающихся в двигателе, и вступлении в реакцию с углеродными отложениями, сгорающих в рабочих циклах ДВС, становится вид самой камеры сгорания, представшей сверкающей и отбеленной. Происходит исчезновение нагара совместно со смазкой, появляясь в виде масляной плёнки на гильзах цилиндров. Что в значительно степени способствует отсутствию большого износа двигателя внутреннего сгорания. Для обеспечения работы ДВС на водородной смести достаточно будет произвести небольшую модернизацию автомобиля в виде создания клапанов и выхлопной системы из нержавеющей стали. Поршни должны быть с керамическим покрытием. Для тех, кто уже решился на подобную модернизацию, появление проблем с ржавчиной и смазкой не должны отпугивать. Поскольку все осуществляется в рабочем порядке, при своевременном проведении технического обслуживания автомобиля.
Хочется напомнить автомобилистам всех рангов и мастей, что первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водородной смеси, изобрел в 1806 году швейцарец Франсуа Исаак де Риваз, бывший в то время майором конструктором. Водородная смесь производилась конструктором уже тогда, при помощи электролиза воды. В то время, как его коллеги для своих экспериментальных работ по созданию водородного ДВС, использовали, в основном, светильный газ.
Во время Великой отечественной воны, в период блокады Ленинграда, бензин являлся большим дефицитом, а водород имелся в больших количествах. Поэтому предложение техника Бориса Шелищ о применении воздушно-водородной смеси, для обеспечения работы заградительных аэростатов было сделано своевременно и как нельзя кстати. Тогда же и ДВС лебедок аэростатов были переоборудованы для использования в качестве топливной смеси только водорода. В этот же блокадный период более шестисот автомобилей были переоборудованы для применения водородной смеси.
Одним из основных показателей использования топлива является коэффициент полезного действия. И если эта цифра для современной модели автомобиля, работающей на бензиновой топливной смеси, составляет тридцать пять процентов, то коэффициент полезного действия ДВС при применении в качестве топливной смеси гремучего газа, то есть водорода, будет равняться уже сорока пяти процентам. Канадская компания Ballard Power Systems, проводившая испытания своего автобуса, применяя водородные топливные элементы, достигла на сегодняшний день максимального улучшения этого вида показателей, получив КПД, который равен пятидесяти семи процентам.
