Открытие, на основе которого будут работать автомобили в ближайшем будущем, было сделано еще в позапрошлом веке

В 1839 году сэр Уильям Роберт Гроув создал протопит современных топливных элементов (ТЭ). Это устройство производило электричество на основе банального окисления водорода (химическая реакция, когда из двух газов - кислорода и водорода получается вода). Этот принцип получения тока используется сегодня для создания мощных элементов питания топливных элементов).

В Германии, Канаде, Японии и США новая технология получения электричества уже стала одним из приоритетных направлений национальной экономической политики. Совсем недавно об этом же заявили власти Великобритании и Австралии. Это значит, что правительства этих стран вкладывают сотни миллионов долларов на поддержку Университетов, лабораторий и компаний, которые занимаются исследованиями новых материалов для топливных элементов и их разработкой.

Электричество из топлива

Сегодня топливные элементы находят применение все в новых и новых областях - от питания мобильных телефонов, до обеспечения электричеством целях домов и даже поселков. Наибольший же интерес вызывает использование топливных элементов на транспорте вместо уже привычных двигателей внутреннего сгорания. Уже спроектирован целый ряд автомобилей, где топливные элементы вырабатывают электричество, которым питаются электродвигатели ходовой части.

У новых силовых установок целый ряд преимуществ. Во-первых, это повышенный КПД, которой составляет 40-80%, против 25% бензиновых и дизельных моторов. Во вторых, - минимальное влияние на окружающую среду. В то время, когда лучшие образцы традиционных двигателей "выбрасывают" 0,67 г/км вредных веществ, топливные элементы "извергают" всего 0,008 г/км.

Что касается максимальной скорости передвижения новых водородных электромобилей, то сегодня она составляет 150 км/ч. Хотя это не предел - все зависит от мощности водородной установки, ходовых электродвигателей и конструкции автомобиля. Это значит, что сегодня автомобили нового поколения уже вполне пригодны для массового использования, а соответственно и для массового производства. Об этом уже завили и даже представили опытные образцы целый ряд компаний - "Дженерал моторос", "Форд", "Даймлер Крайслер", "Тойота", "Хонда" и другие. Остановка только за все еще высокой стоимостью топливных элементов. Однако с каждым годом разрабатываются новые технологии, позволяющие удешевлять их производство.

Один из последних крупномасштабных проектов - испытание целого отряда водородных электромашин в реальных условиях. Для этого компания "Даймлер Крайслер" создала 15 автобусов и 30 легковушек, оснащенных топливными элементами различного типа. Это сделано для того, чтобы оценить пригодность того или иного типа силовых установок для дальнейшего использования.

Испытания начнутся уже летом следующего года. В девять европейских городов приедут новые электробусы Citaro. Они рассчитаны на перевозку 70 пассажиров при максимальной скорости движения 80 км/ч. Еще по три таких автобуса отправятся в исландский Рейкявик и австралийский Перт.

Другой проект предусматривает поставку 40-50 электробусов в Мехико, Као-Паоло, Каир, Нью Дели, Шанхай и Пекин. Стоимоть этой программы должна составить $60 млн., однако средства для реализации этого проекта до сих пор не найдены.

До этого, в 1998-2000 годах уже были проведены испытания водородных автобусов в Чикаго и Ванкувере (США). Эти машины использовались в качестве общественного транспорта при любой погоде и "накатали" по 73 тыс. км.

Что же касается легковых автомобилей "Даймлер Крайслер", то их испытания также пройдут летом 2003 года в разных городах мира, а соответственно - разных климатических условиях.

Кроме "даймлер Крайслер" производством водородных электробусов занимаются компании "Баллард Поуэр Системс", "Джорджтаун Юниверсити", "Протон моторс", "Скания" и "Кселсис". Мощность типичной силовой установки составляет 250 КВт. Стоимость такого автобуса, естественно, превышает цену машины с обычным двигателем. Однако затраты на обслуживание и заправку значительно ниже, кроме этого "продолжительность жизни" электробусов телает эти машины более конкурентно-привлекательными.

Наверное благодаря этим преимуществам некоторые автоперевозчики США и Канады не только заказали водородные электробусы, но и активно добиваются от правительств своих стран государственного финансирования таких программ. В Германии также не отстают от американцев. К концу следующего года на дорогах Берлина должны появится электробусы "Вольво". А в Японии большее внимание уделяется легковушкам, хотя компании "Тойота" и "Хино" запланировали на следующий год испытания водородных автобусов.

Однако самые уникальные испытания провели американцы и французы. В США, начиная с 60-х годов прошлого столетия топливные элементы используются в челноках "Шаттл". Тогда, на заре космонавтики, компания-производитель самолетов Pratt&Whitney выиграла контракт, объявленный NASA, на снабжение программы Apollo топливными элементами. Их устройства могли вырабатывать до 1,6-2,2 КВТ/ч при весе 114 кг. За 18 экспедиций было "наработано" 10 тыс. часов без единой поломки.

У французов, конечно не такой космический опыт, однако они первыми использовали стационарную установку с топливными элементами в полярной экспедиции Луи Этиенна. В этом случае водородная установка обеспечивала полярников электричеством в суровых климатических условиях на дрейфующих льдах в течении месяца. Каких-либо неполадок обнаружено не было.

Перспективы "водородного электричества"

Как всегда, первыми в очереди на использование топливных элементов стоят военные. Для них это возможность создания практически бесшумных машин, танков, самолетов и кораблей. А миниатюризированные топливные элементы способны изменить всю структуру электроснабжения в армии и приведет к отказу военных от дизель генераторов, аккумуляторов и обыкновенных батарей.

Другая перспектива - портативная. В этом случае портативная электроника получает более мощные источники электропитания при меньшем их весе. Благодаря топливным элементам мобильные телефоны смогут работать без дозаправки целый месяц, а ноутбуки - несколько дней подряд. Производители мобильных устройств проявляют особый интерес к метаноловым топливным элементам, дозаправка которых не требует особых приспособлен: купил спирт и залил его в мобильник. Испытания таких элементов для мобильных телефонов уже проводятся в США. А в Германии и Японии тестируются топливные элементы для ноутбуков.

Бытовое использование топливных элементов также не за горами. Уже сегодня имеются промышленные образцы мощностью около 50 КВт. Этого вполне достаточно для обеспечения электроэнергией фермерских хозяйств, небольших магазинов, да и жилых домов. В настоящее время такими топливными элементами оснащены некоторые дома в США, Японии, Германии. Технологии изготовления этих топливных элементов все время совершенствуются и вполне возможно, что через пару лет в них в качестве топлива будет использоваться природный газ.

Не менее интересны и космические перспективы топливных элементов. Практически все космические державы - США, Россия, Франция, Япония используют их для электроснабжения космических аппаратов. К настоящему времени уже достигнут КПД в 70 %. В ближайшей перспективе планируется в 10 раз увеличить их мощность, а также перейти на использование регенеративных типов водородных электростанций.

Стационарное использование топливных элементов привлекает тем, что производство электричества происходит бесшумно. Наверное поэтому намечается переход ряда компаний, использующих дизель генераторы в качестве резервных источников питания на топливные элементы. Эти устройства также удобны и для подачи электричества в труднодоступные места - горы, пустыни, полярные станции.

Самым же популярным применением топливных элементов стало все-таки автомобилестроение. Экологически чистый, мощный и быстрый транспорт интересен наибольшему кругу потребителей. Исследования показывают, что влияние автомобилей на окружающую среду может быть снижено на 72 % благодаря новой водородной "топке". Кроме этого, повышенный КПД и силовые характеристики электродвигателей позволяют создавать машины с уникальными техническими характеристиками на все случаи жизни: от общественного транспорта, до электромопедов. Сегодня практически все ведущие производители автомобилей рассматривают симбиоз топливных элементов и электродвигателей как преемника двигателя внутреннего сгорания. Так что до скорой встречи в водородном электромобиле.