У водорода самая низкая плотность и температура кипения среди всех видов топлива, что вызывает ряд проблем при хранении. В общем, каждое топливо опасно. Высокая плотность энергии, воспламеняемость и взрывоопасность - свойства, аналогичные свойствам каждого вида топлива. Соответственно и хранение топлива внутри автомобиля представляет опасность. Водород не является исключением, но его поведение по сравнению с другими видами топлива во многом иное.
Можно выделить следующие риски водородной безопасности:
- быстрое расширение может привести к самовозгоранию;
- в сочетании с воздухом образуется легковоспламеняющаяся и взрывоопасная водородная смесь;
- низкая энергия сгорания может вызывать сгорание вместе с электростатическим зарядом (0,02 Дж);
- низкая вязкость и малые габариты молекул водорода увеличивают требования к прокладкам топливных баков;
- утечка водорода не различима;
- распространение водорода происходит быстро (с низкой плотностью), быстрое снижение концентрации ниже уровня сгорания;
- водородное пламя практически невидимо при дневном свете.
Хотя приведенные выше параметры менее благоприятны для других видов топлива, практические испытания показали менее разрушительное воздействие факельного сжигания водорода на транспортное средство и, тем самым, сопряженного с этим риска для пассажиров.
Если бак поврежден, водород поднимется из-за его низкой плотности и возможно возгорание за пределами автомобиля. Безопасность увеличивает также и меньшее количество хранимого топлива. Кроме того, безопасность можно повысить путем правильного позиционирования резервуара.
Водородное топливо достаточно трудно хранить. При одинаковой массе и объеме бака энергия запасаемого топлива в несколько раз меньше. Для использования водорода при транспортировке технологически легче использовать сжатый водород.
Водород как топливо подходит для использования в различных отраслях промышленности, но особое место он конечно занимает в транспортной сфере:
- Легковой пассажирский автомобиль. Эти машины на водородном топливе уже некоторое время находятся на дорогах. Говоря о производительности FCEV (электромобиля на топливных элементах) можно сравнить его с обычным автомобилем с дальностью действия 250-350 миль на бак.
- Маленькие коммерческие и логистические автомобили, грузовики повышенной грузоподъемности также предлагают возможности использования водорода. Эти автомобили различаются по массе и грузоподъемности. Загрязнение приводит к переходу на силовые агрегаты на альтернативном топливе, включая силовые агрегаты на топливных элементах, в различных классах коммерческих/промышленных грузовиков.
- Поезда и скоростные железные дороги. В 2002 году впервые был продемонстрирован водородный горнодобывающий локомотив, а в 2006 году Восточно-Японская железнодорожная компания разработала первый в мире железнодорожный состав со сходом с рельсов. Продолжает расти коммерческое использование трамваев и легких железных дорог, работающих на топливных элементах.
- Энергия и тепло. Водород может расширить поставки в энергетический сектор за счет использования электроэнергии из возобновляемых источников для электролиза воды для хранения. Кроме того, водород может использоваться для получения тепла. Отопление является критически важной областью применения во всем мире. Энергия и тепло взаимосвязаны. Топливные элементы - это модульная, масштабируемая технология, которая может быть использована для ТЭЦ (когенерация) и производить наибольшую долю электроэнергии из всех технологий когенерации.
- Промышленное применение. Использование водорода может вытеснить нефть, используемую в химической и нефтехимической промышленности, а также уголь, используемый в черной металлургии. Водород может использоваться в качестве восстановителя при производстве стали.
Как мы видим, быстро меняющаяся окружающая среда предъявляет к предприятиям все более жесткие требования. В период сокращения природных ресурсов вместе с ископаемыми видами топлива и требований к устойчивости и развитию транспорта и промышленности нам необходимо искать возможные и в основном возобновляемые источники энергии.
Транспорт является частью бизнес-модели, но моделью с доверием. Различные модели взаимодействия участников производственно-сбытовых цепочек помогают решать различные проблемы.
Модели построения доверия в цепочке поставок разрабатываются в отдельных секторах (отраслях) промышленности, например, в металлургическом секторе. Тема водородного топлива в транспорте может быть включена в бизнес-модель каждого участника цепи поставок, основанной на доверии.
Главным преимуществом водорода, как вида топлива при правильной технологии применения являются выбросы, которые можно свести к нулю.
Главным недостатков водорода, как вида топлива для транспорта и промышленности заключается в практически отсутствующей надежной для конечного потребителя инфраструктуре, а также в том, что основное производство водорода осуществляется методом парового риформинга, при котором водород получают из ископаемых видов топлива.
Если мы хотим рассматривать водород как экологически чистый способ продвижения машин, необходимо разработать другие, не столь распространенные способы получения водорода, такие как биотехнологические процессы. С точки зрения безопасности, практика показывает, что общий страх перед водородом является необоснованным до тех пор, пока мы соблюдаем все требования безопасности.
Сегодня водородные технологии уже широко распространены как на дорогах, так и в промышленности, и их массовое распространение - это только вопрос времени.
Если Вам понравилась эта статья, рекомендую ознакомиться с первой её частью по ссылке: https://zen.yandex.ru/media/id/5d692e45ddfef600ade5ad93/vodorodnyi-transport-chast1-5dd6dea48f162361ae09cfa1