В Мытищах 17 июня ученые провели показательные взрывы трех видов топлива — бензина, пропана и водорода. Главная цель эксперимента — ответить на вопрос, опасно ли водородное топливо в автомобиле. Большинство из нас запомнили на уроках химии, что «водород, смешиваясь с кислородом, образует взрывоопасную смесь». Потом об опасной смеси сочинили множество мифов. Страх перед взрывоопасностью — одно из препятствий для развития водородного транспорта.
Как проходил эксперимент
Открытые испытания проводили Институт комплексной безопасности в строительстве НИУ МГСУ и Центр компетенций НТИ при ИПХФ РАН.
Бензин, пропан и водород взрывали в специальном боксе. Ученые исследовали динамику горения, выхлоп через отверстие в боксе, а также вероятность, что продукты горения подожгут другие предметы.
Во время показательных экспериментов внутрь боксов помимо топлива поместили сложенных из бумаги «птичек». Они имитировали легковоспламеняющиеся объекты.
Водород взрывается резче, но «чище»
Эксперимент показал, что взрыв водорода по своей силе разрушительнее, чем взрывы остальных видов топлива. Смесь водорода с кислородом, которую еще называют гремучим газом, детонирует со скоростью 2820 м/с, у пропана скорость детонации в полтора раза меньше — 1800 м/с, а бензин взрывается на скорости от 1500 до 2000 м/с.
Однако сам взрыв «чище»: бумажная птичка после взрыва водорода даже не обуглилась, в то время как после взрыва пропана она почернела, а после испытаний с бензином почти сгорела.
Заведующий отделом каталитических систем ФГУП «НАМИ» Андрей Порсин рассказал о главных особенностях водородного топлива для автомобиля:
1. Водород — самый легкий газ. Он поднимается со средней скоростью 20 метров в секунду и быстро улетучивается.
2. Водород очень текучий и быстро рассеивается, из-за этого не успевает образоваться взрывоопасная смесь с воздухом. Например, если после ДТП бензобак машины пробит, бензин вытек на дорогу и начал гореть, то пожар будет тяжело потушить. При пробитом баллоне водорода, даже если его струя загорится, пожар потухнет сам за две минуты.
3. В отличие от углеводородов при горении водорода не выделяется угарный газ, от которого люди могут задохнуться. Водород при горении образует воду.
Исследователи сделали вывод, что водород безопасен, если соблюдать два основных условия.
Держать водород в композитных баллонах. Это емкости, которые производитель оборачивает композитными материалами или смоляным углеродным волокном. Такие баллоны, в отличие от старых стальных емкостей, не взрываются, как граната, а мягко раскрываются и выпускают газ.
Использовать устойчивые сплавы для топливной системы. Если делать топливные трубки из обычной стали, со временем под воздействием водорода они потеряют прочность. Этот процесс называется «водородное охрупчивание». Помимо стали охрупчиванию подвержены, например, алюминий и титан. Однако есть сплавы, которые сертифицированы для использования с водородом.
«Мы хотели показать, что все виды топлива опасны по своей природе, поскольку содержат в себе энергию в химической форме, которая при неправильном использовании топлива может быть разрушительной. Но то или другое топливо может представлять бОльшую опасность в сравнении с другими в зависимости от условий. Мы показали, что с водородом можно безопасно работать — использовать на автомобиле в качестве топлива, если учитывать его специфичные свойства и правильно с ним обращаться», — сказал Андрей Порсин.