Водородный генератор в авто — бред или годная идея

Изучение звезд и межзвездного пространства показало, что самым распространенным химическим элементом Вселенной является обычный водород. Практически все известные нам виды топлива пагубно влияют на природу. Разумеется, за исключением рассматриваемого водорода. Однако проблемы экологии сегодня волнуют далеко не всех. В условиях капитализма людей интересует лишь один параметр — цена топлива. И здесь мы сталкиваемся с противоречием — самый распространенный водород остается в тени углеводородов из недр земли. Но и это не все — в условиях мировой нестабильности мы пришли к дефициту топлива на заправках. Станет ли водородный генератор для автомобиля ключом к решению проблем — все ответы собраны в новом обзоре от федерального разбора Гидрач.рф. 

Почему именно водород — свойства элемента

Увы, но нужно признать, что нефтяное лобби постепенно захватило власть над недрами земли. Невидимое влияние корпораций душит новые разработки и заставляет отказываться от прогресса и движения вперед. Крупные нефтедобывающие компании не хотят, чтобы люди говорили о следующем. Водород — первый химический элемент в таблице нашего известного соотечественника. Газ обладает самой малой массой — он легче воздуха почти в 15 раз. Водород имеет запредельный коэффициент диффузии. Вещество отлично смешивается с другими газами. Также водород назван самым распространенным элементом на планете. В связанном состоянии он находится в молекуле воды. Поэтому недостатка водорода на Земле не предвидится. Также химический элемент считается идеальным топливом для двигателя. От прочих видов топлива он отличается такими параметрами.

Предельная скорость сгорания. Параметр важен для быстрого раскручивания мотора, а также для его работы с высоким КПД в цикле. Если взять один и тот же мотор, то водород в нем сгорит в три раза быстрее, нежели привычная топливовоздушная смесь с бензином.

Пределы воспламенения. Зажечь в двигателе можно как очень бедную смесь, так и переобогащенную. Смесь водорода и воздуха имеет предел воспламенения от 0.2 до 10 единиц. Для смеси бензина с воздухом этот показатель более ограничен — от 0.7 до 1.2 единиц. 

Самая высокая теплота сгорания. Если сжечь один килограмм бензина, то нам удастся получить лишь 45 МДж теплоты. При сжигании водорода в машине мы получим в три раза больше тепла — 120 МДж. И это значение указано по нижней границе.

История появления автомобилей на водороде

Многие уже забыли, что впервые массово применять авто на водороде начали в Советском Союзе. Во время Второй мировой небо над Ленинградом блокировалось крупными дирижаблями, которые не позволяли самолетам противника спускаться слишком низко над городом. Периодически дирижабли нужно было опускать на землю и менять в них отработавшую газовую смесь с водородом. Остатки этого газа подавали в цилиндры полуторок. Делали это не забавы ради, а из-за тотального отсутствия бензина. В 1941 года Борис Шелищ запатентовал способ работы обычного мотора на водороде. Изначально конструктор не учел высокую взрывоопасность и получил контузию. После этого изобретение получило гидрозатвор, предотвращающий детонацию во впускном тракте. Именно этот патент сделал СССР пионером в данной области. На рубеже 90-х от непосредственной подачи топлива в цилиндры начали отказываться — произошел переход к топливным элементам. Водород и кислород взаимодействуют в блоке топливных элементов и в ходе такой реакции вырабатывается электричество. Ток направляется в инвертор, где из постоянного он преобразуется в переменный с увеличением напряжения. Реакция идет без горения, из трубы вместо привычного выхлопа выходит обычный пар. Мощный синхронный электромотор приводит в движение колеса передней оси. Питание идет не только от генератора водорода (топливных элементов), но и от никель-металлгидридной батареи.

Она подзаряжается при рекуперативном торможении, а при резких стартах отдает электричество. Подобная силовая установка не сжигает водород, а заново соединяет его с кислородом в электрохимическом генераторе. Нечто подобное разработал американец Стэнли Мэйер из штата Огайо. Как и полагается американцам, он громко заявил о своей разработке и за неплохую сумму продал свой патент. Однако после этого изобретателя отравили прямо на встрече с потенциальными инвесторами. Подобная история произошла и с японцем Киёши Хиросава — тем самым японцем, что изобрел водородную установку для автомобиля. Компактный автомобильчик, разработанный его компанией «Дженипакс» на одном стакане воды проходил около 80 километров. Однако вскоре его компания спешно свернула деятельность — больше о «Дженипакс» и Хиросаве никто ничего не слышал. Постепенно на инновации решились и монополисты. В 2015-м появилась серийная Toyota Mirai с водородной установкой. В 2017-м немцы показали GLC F-Cell, этот Mercedes также использовал водород как топливо для автомобиля. Крупные корпорации могут начать выпуск машин на водороде уже завтра. Незакрытым остается лишь вопрос с монополизацией водорода и его продажей. Как только этот вопрос будет решен, машины, работающие на водороде, сразу пойдут в массы. 

Водородная установка на автомобиль — как работает

Топливные ячейки — достаточно дорогая технология. Данная статья больше касается водородного генератора H2, который можно установить на машину своими руками. Стандартный водородный генератор — устройство, вырабатывающее газообразную смесь из двух частей водорода и одной кислорода (HHO-газ, также газ Брауна или «гремучий» газ). Принцип получения крайне взрывоопасного газа основан на простом принципе: электролизе воды. Жидкость распадается под воздействием электричества на два компонента — кислород и водород. Далее водородная установка на авто подает газ во впускной тракт, где готовится новая смесь из топлива и воздуха. В результате сгорание топливовоздушной смеси становится более эффективным. Также водородный генератор слегка повышает мощность мотора и делает его более экономичным. Обычно внедрение генератора водорода для автомобиля не требует особых навыков — все врезается в штатные точки. Питание подключается от АКБ через зажигание. После поворота ключа водородный генератор для авто запускает процесс электролиза. «Гремучий» газ начинает поступать в камеру сгорания. Водород смешивается с бензином и воздухом, улучшая горение и снижая вероятность появления нагара. Установка может работать с бензином, дизелем или пропан-бутаном — она не подменяет отдельный тип топлива, а работает как катализатор. Дожиг топлива улучшается, а это уменьшает расход топлива и количество вредных выбросов в атмосферу. Владельцу авто остается лишь периодически заглядывать под капот и подливать дистиллированную воду. 

Установка водородного генератора и обслуживание своими руками

Сердцем установки водородного генератора на авто является компактный электролизер. Из обычной воды он вырабатывает смесь кислорода и водорода (HHO-газ). Газ подается в коллектор — он не только улучшает процесс сгорания, но делает работу ДВС более тихой. Устройство устанавливается на любой тип двигателя. При этом мощность установки подбирается соразмерно объему мотора. Главное — точно рассчитать объем вырабатываемого газа. Процесс внедрения водородного генератора своими руками невероятно прост. При этом он требует аккуратности и понимания принципов работы. Местом монтажа обычно выбирается подкапотное пространство. Детали стоит крепить поближе к аккумулятору и подальше от источников тепла. Пространство между кассетой радиаторов и передним бампером считается идеальным, однако обычно такое встречается лишь у крупных автомобилей. Затем крепится блок электролизера, далее устанавливается бабблер (емкость для очистки газа) и шланги, идущие ко впускному коллектору.

Подключение электрики ведется через замок зажигания, чтобы генерация водорода стартовала лишь при запуске двигателя. В электросистему придется внедрить реле и ШИМ-контроллер, отвечающий за силу тока для электролизера. Если силы тока недостаточно, то производители систем позволяют увеличить концентрацию электролита в специальной таре путем добавления раствора щелочи (KOH). Кузов автомобиля используется как масса (однако ШИМ-контроллер ни в коем случае не должен касаться кузова). После установки водородного генератора H2 проверяется герметичность магистралей и уровень электролита в баке. Далее владелец авто должен проехать около 50-70 километров для окончательной настройки системы. Водородной установке не требуется особое внимание. Достаточно иногда заглядывать под капот и проверять уровень жидкости, подливать дистиллированную воду и зачищать электроды раз в несколько месяцев. Также стоит осматривать шланги и клеммы — при адекватной эксплуатации установка работает от 3 до 5 лет глобальных вмешательств. Многое зависит от правильности монтажа, поскольку генератор не одноразовый гаджет — это элемент системы питания, требующий внимания (как и прочие детали автомобиля). 

Плюсы установки водородного генератора на авто

Водород — самый распространенный химический элемент на нашей планете. Обилие воды позволяет добывать водород прямо под капотом автомобиля. Это практически идеальное топливо с точки зрения экологии, поскольку побочными продуктами являются вода и пар. Компактная установка дозаправляется водой и приближает бензиновый ДВС по экономичности к электромобилям. При этом владельцу не нужно заряжать батарею по 8-12 часов и он не ограничен в передвижении на дальние дистанции.

Генератор «мокрого типа» с пластинами для электролиза имеет и другие очевидные плюсы:

• нагрузка на генератор практически отсутствует — установка потребляет 25-28 А при силе тока в 4.8 В;
• водород эффективно борется с нагаром, он чистит кольца, клапаны, форсунки и всю камеру сгорания в целом;
• после очистки поршневой слегка повышается компрессия, также дольше живет катализатор;
• водород сжигает серу, за счет этого моторное масло дольше остается чистым и не темнеет на ранних пробегах;
• хорошее сгорание топливовоздушной смеси, повышение КПД мотора, снижение его шумности;
• датчики мотора сами адаптируются и в ответ на богатую смесь снижают впрыск бензина — дополнительные прошивки не требуются.

На одном килограмме водорода можно проехать в 3 раза больше, чем на схожем количестве бензина. Все это говорит о том, что установка водородного генератора — идея действительно интересная. 

Минусы водородного генератора Н2

О минусах генераторов водорода пока что известно мало. Но специалисты разбора Гидрач.рф готовы расширить этот спектр познаний. К примеру, генераторы водорода для автомобиля никак не сертифицируются. Для них нет отдельных ГОСТов как для устройств или объектов водородной энергетики. Поэтому производители могут выполнять свободное толкование конструктива генераторов. Также установка водородного генератора на авто будет считаться внесением изменений в конструкцию ТС. Строгий инспектор однозначно не поставит на учет автомобиль с дополнительными бачками и емкостями под капотом. С другой стороны, прямых запретов или разрешительных процедур для водородных генераторов также не существует. Имеются нюансы и с установкой — установочные центры имеются не во всех регионах. После покупки водородной установки некоторым владельцам придется регулировать оборудование в соседнем городе или регионе.

Есть и другие нюансы:

• проблемы с датчиками — лямбда-зонды могут воспринимать смесь с водородом как некорректную, что приведет к ошибкам и повышенному расходу топлива (зависит от модели авто);
• коррозия в двигателе — при плохой установке микроскопические частицы электролита могут попадать в цилиндры, там они образуют агрессивные соединения и ведут к коррозии;
• трещины от водорода — элемент активно встраивается в металлы, что может привести к разрушению нагруженных элементов ДВС;
• постоянный контроль — нужно регулярно доливать дистиллированную воду и отслеживать плотность электролита, а также чистить электроды от накипи.
• взрывоопасность — подойдет только педантам, если в «подкапотке» есть грязь, скрутки, то утекший из магистралей водород может выдать мощный взрыв;
• чувствительность к холоду — электролизер может попросту перемерзнуть зимой в холодных регионах.

Подводя итоги

Реальные отзывы о водородных установках подсказывают, что пока что для них не предусмотрена какая-либо стандартизация. Нет и серьезного опыта эксплуатации. Это означает, что водитель может купить водородный генератор для автомобиля неясного происхождения. Все это может достаточно плохо закончиться. При этом те же отзывы о водородных генераторах подсказывают, что они действительно отмывают моторы, легко монтируются и действительно экономят топливо. Однако советовать такие установки пока что можно лишь энтузиастам, которые потенциально готовы к небольшим трудностям в эксплуатации.