Основні теоретичні відомості

Природній газ

Природній газ в більшості країн є найбільш розповсюдженим видом альтернативного палива.

Природній газ як моторне паливо може використовуватися як у вигляді компримированного, тобто стиснутого до 200 бар (атмосфер), газу, так і у вигляді зрідженого, охолодженого до -160°С газу. У наш час найбільш перспективним є застосування зрідженого газу (пропан-бутанова суміш), яка дає найбільшу температуру при спалюванні. В європейських країнах це паливо має назву LPG (Liquefied petroleum gas - зріджений бензиновий газ). Він має особливі переваги, оскільки здатен зріджуватися не при 200 бар, що є потенційно небезпечним, а при тиску у 6-8 атмосфер.

Диметилефир

Диметилефир є похідною метанола, який утворюється в процесі синтетичного перетворення газу в рідкий стан. Існують розробки по переобладнанню дизельних двигунів під паливо диметилефір. При цьому істотно поліпшуються екологічні характеристики двигуна. На сьогодні у світі використання диметилефіру складає близько 150 тисяч тон на рік.

Шахтний метан.

В останній час до числа альтернативних видів автомобільного палива стали відносити і шахтний метан, що видобувається з кам’яновугільних шарів. Так, у світі до 2000 року в США, Італії, Германії і Великобританії на шахтному метані працювало понад 90 тис. автомобілів. У Великобританії, наприклад, він широко застосовується в якості палива у вугільних районах країни.

Етанол и метанол.

Етанол (етиловий спирт), має високе октанове число і енергетичну цінність. Він добувається з відходів деревини і цукрового тростинку. Етанол забезпечує двигуну високий ККД і низький рівень викидів у атмосферу, через що особливо цінується у теплих країнах. Так, у Бразилії активно використовується як етанол у чистому виді (більше 7 млн. Автомобілів), так і в суміші етанолу з бензином—газохол. США є другим світовим лідером по масштабному виробництву етанолу для потреб автотранспорту. Етанол використовується як «чисте пальне» в 21 штаті, а етанол-бензинова суміш складає 10% паливного ринку США і застосовується більше , ніж у 100 млн. двигунів. Однак ціна етанолу в середньому набагато вища, ніж собівартість бензину. Підвищена увага до його використання пояснюється особливими податковими пільгами. Метанол як моторне паливо має високе октанове число і низьку пожеженебезпечність. Цей факт забезпечує його широке застосування на гоночних автомобілях.

Метанол може змішуватися з бензином і бути основою для ефірної добавки—метилтретбутилового ефіру, який заміщує в США більшу кількість бензину і сирої нафти, ніж усі альтернативні палива разом.

Біодизельное паливо

Альтернативою дизельному пальному на основі сирої нафти є біодізельне паливо.

Біодизелем називають паливо, яке отримано хімічною реакцією між рослинними маслами або тваринними жирами і різними спиртами в присутності каталізатора.

В останній час в США, Канаді і країнах ЕС стрімко росте цікавість щодо використання біодизельного палива і особливо до технології його виробництва з рапсу, а також його видобування з відходів відпрацьованої олії). В багатьох країнах біодізель становить до 3% загального ринку палива і складає 30-60 тисяч тонна рік. У США планується замінити біодизельним паливом до 2020 року 20% обсягу виробництва і використовувати його на морських судах, міських автобусах і вантажівках. Хоча енергетична цінність біодизеля приблизно дорівнює енергетичній цінності звичайного пального, його застосування більш виправдано. Застосування біодізеля пов’язано, в першу чергу, із значною емісією шкідливих речовин в відпрацьованих газах (на 25-30%), покращенням екологічного стану у регіонах з активним використанням дизельного палива. Біодизель (включаючи суміш В20) в наш час визнан Агентством по охороні навколишнього середовища в якості альтернативного пального, що відповідає вимогам по захисту атмосферного повітря и навколишнього середовища.

Біогаз

Являє собою суміш метану і вуглекислого газу і є продуктом метанового бродіння органічних речовин рослинного і тваринного походження. Біогаз відноситься до палива, що видобувається з місцевого сировини. І хоча джерел для видобування достатньо, на практиці коло звужується через вплив географічних, кліматичних, економічних та інших факторів.

Сухий елемент

(+)

Рисунок 2.1.1сухий елемент

Сумарне рівняння процесу:

Zn +2MnO₂+2NH₄Cl → ZnCl₂ + Mn₂O₃ +2NH₃ +H₂O

ЕРС =1,2 —1,5 В

Сухий елемент—первинне джерело струму, або ГЕ одноразової дії.

Після розрядки такий ГЕ неможливо використати повторно.

Переваги такого ГЕ полягають в тому, що всі його

складові представляють собою тверді або пастоподібні

речовини, упаковка яких запобігає попаданню складових на

оточуючи предмети. Анодом слугує цинкова

оболонка, а катодом—графітовий стержень, що оточений шаром

MnO₂ з С. В якості електроліту використовується паста

NH₄Cl та ZnCl₂

Паливний елемент

К Н₂О А

Рисунок 2.2.2 Паливний елемент

Cумарне рівняння процесу:

2Н₂ +О₂ → 2Н₂О

ЕРС = 1В

Паливний елемент являє собою первинне джерело струму. В ньому перебігають безперервні хімічні реакції взаємодії горючих речовин

(водень, бензин, природній газ) з окисниками (кисень, повітря, хлор),

як і постійно подаються до електродів, а продукти реакції постійно відводяться. Прикладом такого паливного елемента є воднево-кисне-

вий елемент, який складається з дрібнопористих вугільних або

нікелевих електродів, занурених у лужний розчин електролітів.

Водень дифундує крізь пористий електрод з каталізаторами

( Pt, Pd), кисень—крізь другий електрод із змішаними каталізатор-

рами (Co, Al ) .

Паливні елементи генерують струм 500…700 мА/см² активної

поверхні при напрузі 1 В та ККД 60-70%