Бак с шариками заменяет бензин в зелёной машине

Авторы работы: Джерри Вудолл (в центре), Чарльз Аллен (Charles Allen, он держит пробирку) и Джеффри Зибарт (Jeffrey Ziebarth) (фото Purdue News Service/David Umberger).

Учёные придумали новый альтернативный способ заправки авто, позволяющий отказаться от нефтяного топлива в пользу водорода. Без потребности в промышленной выработке, транспортировке и хранении этого газа. И, быть может, лет через десять вы будете покупать на заправке не литры, а килограммы. Специального сплава.

Смелый проект развивают американец Джерри Вудолл (Jerry Woodall) и его коллеги из университета Пардью (Purdue University). Исследователи предлагают производить водород на борту автомобиля по чуть-чуть, строго по мере надобности, и направлять его либо в обычный ДВС, либо в топливные элементы, для выработки электричества.

Ранее мы уже видели оригинальные проекты в этой области: по заправке автомобилей проволокой и бензиновыми картриджами, а также по безопасному хранению водорода на борту — в виде россыпи стеклянных микросфер и в виде твёрдых таблеток.

У Вудолла подход схож. Он говорит, что в бак авто можно засыпать множество шариков из сплава алюминия с галлием. При добавлении к таким шарикам воды они начинают бурно выделять водород. Собственно водород из воды вытесняет алюминий (превращаясь в оксид), а галлий нужен для предотвращения образования окисной плёнки алюминия на воздухе. Именно из-за неё обычный алюминий к воде "равнодушен".

"Галлий является критическим элементом, потому что он плавится при низкой температуре и с готовностью растворяет в себе алюминий, отдавая его в виде твёрдых шариков, активно вступающих в реакцию с водой", — поясняет Вудолл.

Этот принцип получения водорода похож на принцип работы японского устройства, переводящего питание ноутбуков на алюминий и воду, только там специально подготовленный (активированный) алюминий содержится в герметичном картридже, чтобы не окислялся.
Опыт, в котором Вудолл демонстрирует выполнимость идеи (ролик и презентацию можете найти на странице исследователя). В стакане, поставленном на электрическую плитку, — жидкий галлий (температура плавления галлия всего 30 градусов по Цельсию, но в опыте его нагревают сильнее). Сверху бросают несколько обычных прутков алюминия. Они плавают по поверхности и растворяются (кадр с сайта hydrogen.ecn.purdue.edu).

Патент на технологию алюминиево-галлиевых шариков принадлежит исследовательскому фонду Пардью (Purdue Research Foundation). А сейчас учёные из одноимённого университета создают компанию AlGalCo, которая займётся коммерциализацией данного изобретения.

Мотопилы, генераторы, газонокосилки, тележки для гольфа также могут быть переведены на новый тип питания, рассуждают исследователи.

Авторы работы особо подчёркивают, что в результате такого производства водорода на борту машины не выделяется никаких вредных газов, и вообще: всё что остаётся — это галлий и оксид алюминия. А их, после выработки одного бака, можно направить на повторную переработку, замкнув цикл.

Фактически шарики сплава тут служат не топливом, а промежуточным энергоносителем. Источником же энергии должны стать, по идее, безвредные в плане парникового эффекта АЭС или альтернативные источники энергии типа ветра и Солнца — вблизи таких станций будет рационально строить заводы по восстановлению отработанных шариков.

При нынешних ценах на алюминий, данная технология заправки не может конкурировать по стоимости километра пробега с бензином. Но есть предпосылки для снижения стоимости алюминия — если его оксид будут восстанавливать около электростанций, можно будет вычесть затраты на транспортировку электричества по сетям.

Другой вопрос — галлий. Авторы проекта подчёркивают, что он пока дорог, но его стоимость может быть заметно снижена при массовом производстве. Пока же галлий нужен в весьма ограниченных количествах — в полупроводниковой промышленности, к примеру. К тому же там необходим галлий исключительной чистоты, в то время как для топливных шариков сгодится и галлий с примесями, а значит — более дешёвый.

К тому же, галлий в реакции с водой не участвует, так что далее он просто будет "ходить по кругу".
При использовании в автомобиле топливных элементов (КПД которых составляет примерно 75%, против 25% у ДВС), с условием, что сами эти элементы станут коммерчески конкурентоспособными (а дело постепенно к тому идёт), такой алюминиево-водородный привод сможет конкурировать по цене с затратами на бензин (а это — $3 за галлон или $0,8 за литр) – уверены изобретатели.

Учёные пишут, что бак приблизительно со 160 килограммами алюминия, занимая примерно то же самое место, что обычный бензобак, обеспечил бы пробег легковушки в 560 километров (про дополнительный бак с водой, правда, учёные ничего не уточняют).

По расчётам Вудолла, в случае переработки прореагировавших шариков около АЭС одна такая заправка обходилась бы автовладельцу в $60, что приблизительно равно стоимости заправки среднего авто (в США), при том же самом пробеге на одном бензобаке.

Весь алюминий растворился в галлии. Теперь в стакан налили воду — пошло бурное выделение водорода (кадр с сайта hydrogen.ecn.purdue.edu).

А это — "отходы производства" после завершения процесса (кадр с сайта hydrogen.ecn.purdue.edu).

В чём тогда выгода? В экологической чистоте машины и в уменьшении зависимости транспорта (и экономики) от нефти. Это, впрочем, поднимает вопрос о выработке электричества.

Но тут он остаётся на втором плане. В конце концов, сейчас во всём мире активно развиваются электромобили. А по сути, машина, предложенная Вудоллом, будет тем же электромобилем. Разница лишь в плотности упаковки энергии. Между самыми лучшими аккумуляторами и бензобаком, если считать содержащиеся там джоули на килограмм веса, — просто огромная пропасть.

Бак же с алюминиево-галлиевыми шариками будет всего лишь вдвое тяжелее бензобака, обеспечивающего такой же пробег (с учётом разницы в КПД классической силовой установки и связки топливный элемент — электромотор).

И если экономические выкладки учёных из университета Пардью окажутся верными, их модель заправки авто имеет право на жизнь. Единственно, о чём ещё предстоит подумать – удобство заправки шариками. Оно явно проигрывает заправке жидкостью (бензином и дизтопливом). Может, у вас есть предложения?

membrana.ru/articles/technic/2007/05/21/130100.html