Test drive BMW jeung hidrogén: bagian hiji

Guruhna badai anu badé masih kénéh gumelar di langit nalika pesawat ageung ngadeukeutan situs badarat caket New Jersey. Tanggal 6 Méi 1937, kapal udara Hindenburg ngalaksanakeun penerbangan anu munggaran dina musim ieu, nyandak 97 panumpang naék.

Dina sababaraha dinten, balon ageung dieusi hidrogén sabab ngapung deui ka Frankfurt am Main. Sadaya korsi dina hiber parantos lami ditangtayungan ku warga Amérika anu hoyong pisan nyaksian penobatan Raja Inggris George VI, tapi nasib ditetepkeun yén panumpang ieu moal pernah naek kana pesawat raksasa.

Teu lila sanggeus parantosan persiapan pikeun badarat tina airship nu, komandan na Rosendahl noticed seuneu dina awak na, sarta sanggeus sababaraha detik bal badag robah jadi log ngalayang ominous, ngan nyésakeun popotongan logam pikasieuneun dina taneuh sanggeus satengah sejen. menit. Salah sahiji hal anu paling héran ngeunaan carita ieu nyaéta kanyataan anu nyegerkeun yén seueur panumpang dina kapal udara anu kaduruk pamustunganana tiasa salamet.

Count Ferdinand von Zeppelin ngimpina ngapung dina kandaraan anu langkung enteng tina hawa dina akhir abad ka-1917, skétsa gambar kasar tina pesawat anu dieusi gas ringan sareng ngaluncurkeun proyék-proyék pikeun palaksanaan praktis na. Zeppelin hirup cukup lami ningali kreasi na laun asup kana kahirupan masarakat, sareng pupus dina 1923, teu lami sateuacan nagara na éléh Perang Dunya I, sareng panggunaan kapal na dilarang ku Perjangjian Versailles. Zeppelins dilupakan salami mangtaun-taun, tapi sadayana robih deui kalayan laju anu pusing ku kakawasaan Hitler. Kapala anyar Zeppelin, Dr. Hugo Eckner, yakin pisan yén sajumlah parobahan téhnologis penting diperyogikeun dina desain kapal udara, anu utami nyaéta ngagentos hidrogén anu gampang ngabahayakeun sareng bahaya ku hélium. Nanging, hanjakalna, Amérika Serikat, anu dina waktos éta mangrupikeun hiji-hijina penghasil bahan baku stratégis ieu, henteu tiasa ngajual hélium ka Jérman dina hukum khusus anu disahkeun ku Kongrés dina 129. Ieu sababna kapal anyar, ditunjuk LZ XNUMX, antukna didorong ku hidrogén.

Pangwangunan balon anyar anu ageung didamel tina alloy aluminium ringan ngahontal panjang ampir 300 méter sareng diaméterna sakitar 45 méter. Pesawat raksasa, sami sareng Titanic, didukung ku opat mesin solar 16-silinder, masing-masing kalayan 1300 hp. Alami, Hitler henteu sono kasempetan pikeun ngarobah "Hindenburg" janten simbol propaganda anu jelas ti Jérman Nazi sareng ngalakukeun sagala kamungkinan pikeun ngagancangkeun dimimiti eksploitasi na. Hasilna, parantos di 1936 kapal udara "spektakuler" ngalaksanakeun penerbangan transatlantik biasa.

Dina penerbangan munggaran di 1937, situs badarat New Jersey ieu rame ku panongton bungah, encounters antusias, baraya jeung wartawan, loba saha ngantosan sababaraha jam pikeun badai suda. Malah radio nyertakeun hiji acara metot. Dina sababaraha waktos, harepan anu hariwang diganggu ku tiiseun panyatur, anu, saatos sakedap, ngagorowok histeris: "Bola seuneu anu ageung ragrag ti langit! Teu aya anu hirup ... Kapal ujug-ujug hurung sareng langsung siga obor ngaduruk raksasa. Sababaraha panumpang panik mimiti luncat tina gondola kabur seuneu pikasieuneun, tapi tétéla fatal pikeun aranjeunna kusabab jangkungna saratus méter. Tungtungna, ngan ukur sababaraha panumpang anu ngantosan kapal udara dugi ka darat anu salamet, tapi seueur anu kaduruk parah. Di sawatara titik, kapal teu bisa tahan karuksakan seuneu raging, sarta rébuan liter cai ballast dina ruku mimiti tuang kana taneuh. Daptar Hindenburg gancang, tungtung pungkur kaduruk nabrak kana taneuh sarta ends dina karuksakan lengkep dina 34 detik. Kagetna tina tontonan ngageterkeun balaréa anu ngumpul dina taneuh. Waktu éta, cukang lantaran resmi kacilakaan éta dianggap guludug, nu ngabalukarkeun ignition hidrogén, tapi dina taun panganyarna, ahli Jerman sarta Amérika categorically ngajawab yén tragedi jeung kapal Hindenburg, nu indit ngaliwatan loba badai tanpa masalah. , nya éta cukang lantaranana musibah. Saatos sababaraha observasi footage arsip, aranjeunna dugi ka kacindekan yén seuneu dimimitian alatan cet combustible nutupan kulit kapal udara. Seuneu kapal udara Jerman mangrupikeun salah sahiji bencana anu paling jahat dina sajarah umat manusa, sareng mémori tina acara anu dahsyat ieu masih nyeri pisan pikeun seueur. Malah kiwari, nyebut kecap "airship" jeung "hidrogen" evokes naraka seuneu New Jersey, sanajan lamun "domestiked" appropriately, gas paling hampang tur paling loba pisan di alam bisa jadi pisan mangpaat, sanajan sipat bahaya na. Numutkeun angka nu gede ngarupakeun élmuwan modern, jaman nyata hidrogén masih lumangsung, sanajan dina waktos anu sareng, bagian badag lianna masarakat ilmiah anu skeptis ngeunaan manifestasi ekstrim sapertos optimism. Diantara optimists anu ngarojong hipotesa munggaran tur ngarojong paling staunch gagasan hidrogén, tangtosna, kudu Bavarians ti BMW. Pausahaan otomotif Jérman sigana paling sadar kana tantangan anu teu bisa dihindari dina jalur pikeun ékonomi hidrogén sareng, di luhur sadayana, ngatasi kasusah dina transisi tina bahan bakar hidrokarbon ka hidrogén.

Ambisi

Gagasan pisan pikeun ngagunakeun bahan bakar anu ramah lingkungan sareng teu aya habisna sapertos cadangan bahan bakar disada sapertos sihir pikeun umat manusa dina cengkraman perjuangan énergi. Kiwari, aya leuwih ti hiji atawa dua "masyarakat hidrogén" anu misi pikeun ngamajukeun sikep positif kana gas lampu sarta terus-terusan ngatur rapat, symposiums jeung paméran. Perusahaan ban Michelin, contona, investasi pisan dina ngatur Michelin Challenge Bibendum, forum global anu fokus kana hidrogén pikeun bahan bakar sareng mobil anu lestari.

Sanajan kitu, optimism emanating ti pidato di panglawungan misalna masih teu cukup pikeun palaksanaan praktis hiji idyll hidrogén éndah, sarta asup kana ékonomi hidrogén mangrupa acara infinitely kompléks jeung impracticable dina tahap téhnologis ieu ngembangkeun peradaban.

Nanging, ayeuna-ayeuna, umat manusa parantos ngupayakeun nganggo langkung seueur sumber énergi alternatip, nyaéta hidrogén tiasa janten jembatan penting pikeun nyimpen tanaga surya, angin, cai sareng biomassa, ngajantenkeun kana énergi kimia. ... Dina istilah anu saderhana, ieu ngandung harti yén listrik anu dihasilkeun ku sumber alam ieu moal tiasa disimpen dina jilid ageung, tapi tiasa dianggo pikeun ngahasilkeun hidrogén ku cara ngarecah cai kana oksigén sareng hidrogén.

Aneh sakumaha keur disada, sababaraha pausahaan minyak diantara proponents utama skéma ieu, diantara nu paling konsisten nyaéta BP raksasa minyak Britania, nu boga strategi investasi husus pikeun investasi signifikan di wewengkon ieu. Tangtosna, hidrogén ogé tiasa diékstrak tina sumber hidrokarbon anu teu tiasa diperbaharui, tapi dina hal ieu, umat manusa kedah milarian solusi pikeun masalah nyimpen karbon dioksida anu dicandak dina prosés ieu. Kanyataan anu teu bisa dibantah yén masalah téknologi produksi hidrogén, neundeun sareng transportasi tiasa leyur - dina prakna, gas ieu parantos diproduksi dina jumlah anu ageung sareng dianggo salaku bahan baku dina industri kimia sareng pétrokimia. Dina kasus ieu, kumaha oge, biaya tinggi hidrogén teu fatal, sabab "melts" kana biaya tinggi produk dina sintésis nu eta milu.

Tapi, sual ngagunakeun gas lampu salaku sumber énergi rada leuwih pajeulit. Élmuwan geus racking brains maranéhna pikeun lila pilari alternatif strategis mungkin mun minyak suluh, sarta sajauh aranjeunna geus datang ka pamadegan unanimous yén hidrogén téh paling ramah lingkungan sarta sadia dina énergi cukup. Ngan anjeunna meets sagala sarat dipikabutuh pikeun transisi lemes ka parobahan dina status quo ayeuna. Dasar sadaya kauntungan ieu mangrupikeun kanyataan anu saderhana tapi penting pisan - ékstraksi sareng panggunaan hidrogén berkisar dina siklus alami panyusun sareng dékomposisi cai… Upami umat manusa ningkatkeun metode produksi nganggo sumber alami sapertos tanaga surya, angin sareng cai, hidrogén tiasa diproduksi. sareng dianggo dina jumlah anu henteu terbatas tanpa ngaluarkeun émisi anu ngabahayakeun. Salaku sumber énergi anu tiasa dianyari, hidrogén parantos lami janten hasil panalungtikan anu penting dina sagala rupa program di Amérika Kalér, Eropa sareng Jepang. Anu terakhir, kahareupna mangrupikeun bagian tina padamelan dina rupa-rupa proyék gabungan anu ditujukeun pikeun nyiptakeun infrastruktur hidrogén lengkep, kalebet produksi, neundeun, transportasi sareng distribusi. Seringna kamajuan ieu dibarengan ku subsidi pamaréntah anu signifikan sareng dumasar kana perjanjian internasional. Dina bulan Nopémber 2003, contona, Perjangjian Kemitraan Ékonomi Hidrogen Internasional ditandatanganan, anu kalebet nagara-nagara industri panglegana sapertos Australia, Brazil, Kanada, Cina, Perancis, Jerman, Islandia, India, Italia sareng Jepang. , Norwégia, Korea, Rusia, Inggris, AS jeung Komisi Éropa. Tujuan gawé babarengan internasional ieu téh "pikeun ngatur, merangsang jeung ngahijikeun usaha rupa organisasi dina jalur ka jaman hidrogén, kitu ogé pikeun ngarojong kreasi téhnologi pikeun produksi, neundeun jeung distribusi hidrogén."

Jalur anu mungkin pikeun ngagunakeun bahan bakar ramah lingkungan ieu dina séktor otomotif tiasa dua kali. Salah sahijina nyaéta alat anu katelah "sél bahan bakar", dimana kombinasi kimia hidrogén sareng oksigén tina hawa ngaluarkeun listrik, sareng anu kadua nyaéta pamekaran téknologi pikeun ngagunakeun hidrogén cair salaku bahan bakar dina silinder mesin durukan internal klasik. . Arah kadua sacara psikologis ngadeukeutan ka konsumén sareng perusahaan mobil, sareng BMW mangrupikeun pendukung anu paling terang.

produksi

Ayeuna, leuwih ti 600 miliar méter kubik hidrogén murni dihasilkeun di sakuliah dunya. Bahan baku utama pikeun produksina nyaéta gas alam, anu diolah dina prosés anu katelah "reformasi". Jumlah hidrogén anu langkung alit dicandak ku prosés sanés sapertos éléktrolisis sanyawa klorin, oksidasi parsial minyak beurat, gasifikasi batubara, pirolisis batubara pikeun ngahasilkeun coke, sareng reformasi béngsin. Kira-kira satengah tina produksi hidrogén di dunya dipaké pikeun sintésis amonia (anu dipaké salaku feedstock dina produksi pupuk), dina pemurnian minyak jeung dina sintésis métanol. Skéma produksi ieu ngabeungbeuratan lingkungan pikeun tingkat anu béda-béda, sareng, hanjakalna, teu aya anu nawiskeun alternatif anu penting pikeun status énérgi ayeuna - kahiji, sabab ngagunakeun sumber anu teu tiasa diénggalan, sareng kadua, kusabab produksi éta ngaluarkeun zat anu teu dihoyongkeun sapertos karbon. dioksida, anu mangrupa palaku utama. Pangaruh rumah kaca. Usul anu pikaresepeun pikeun ngarengsekeun masalah ieu nembe dilakukeun ku panaliti anu dibiayaan ku Uni Éropa sareng pamaréntah Jérman, anu nyiptakeun téknologi "sequestration", dimana karbon dioksida anu dihasilkeun nalika produksi hidrogén tina gas alam dipompa kana. sawah heubeul depleted. minyak, gas alam atawa batubara. Nanging, prosés ieu henteu gampang dilaksanakeun, sabab lapang minyak atanapi gas sanés mangrupikeun rongga leres dina kerak bumi, tapi paling sering mangrupikeun struktur keusik porous.

Métode masa depan anu paling ngajangjikeun pikeun ngahasilkeun hidrogén nyaéta dékomposisi cai ku listrik, anu dikenal saprak sakola dasar. Prinsipna saderhana pisan - tegangan listrik diterapkeun kana dua éléktroda anu direndam dina cai mandi, sedengkeun ion hidrogén anu bermuatan positip kana éléktroda négatif, sareng ion oksigén anu bermuatan négatif ka anu positip. Dina prakték, sababaraha métode utama dipaké pikeun dékomposisi éléktrokimia ieu cai - "éléktrolisis alkali", "mémbran éléktrolisis", "tékanan tinggi éléktrolisis" jeung "suhu luhur éléktrolisis".

Sagalana bakal sampurna lamun arithmetic basajan tina division teu ngaganggu masalah penting pisan asal usul listrik diperlukeun pikeun tujuan ieu. Kanyataan yén ayeuna, produksi na inevitably emits ngabahayakeun ku-produk, jumlah jeung tipe nu beda-beda gumantung kana kumaha eta dipigawé, sarta, utamana, produksi listrik - hiji prosés teu efisien sarta pohara mahal.

Megatkeun setan sareng nutup siklus énergi bersih ayeuna ngan ukur dimungkinkeun nalika ngagunakeun tanaga alam sareng khusus tanaga surya pikeun ngahasilkeun listrik anu diperyogikeun pikeun nguraikeun cai. Ngabéréskeun masalah ieu pasti bakal meryogikeun seueur waktos, artos sareng usaha, tapi di réa penjuru dunya, ngahasilkeun listrik ku cara kieu parantos janten kanyataan.

BMW, contona, muterkeun hiji peran aktif dina kreasi sarta ngembangkeun pembangkit listrik tanaga surya. Pembangkit listrik, diwangun di kota Bavarian leutik Neuburg, ngagunakeun sél photovoltaic pikeun ngahasilkeun énergi anu ngahasilkeun hidrogén. Sistem anu ngagunakeun tanaga surya pikeun memanaskeun cai khususna pikaresepeun, saur insinyur perusahaan, sareng hasilna kakuatan uap generator listrik - pembangkit listrik tenaga surya sapertos kitu parantos beroperasi di Gurun Mojave di California, anu ngahasilkeun 354 MW listrik. Kakuatan angin ogé janten langkung penting, sareng kebon angin di basisir nagara sapertos AS, Jérman, Walanda, Bélgia sareng Irlandia maénkeun peran ékonomi anu langkung penting. Aya ogé pausahaan ékstraksi hidrogén tina biomassa di bagian nu sejen dunya.

Neundeun

Hidrogén tiasa disimpen dina jumlah anu seueur boh dina tahapan gas sareng cair. Anu gedé tina waduk ieu, anu hidrogén dina tekanan anu cukup handap, disebut "méter gas". Tanghi sedeng sareng langkung alit cocog pikeun nyimpen hidrogén dina tekanan 30 bar, sedengkeun tanghi khusus pangleutikna (alat mahal anu didamel tina waja khusus atanapi bahan komposit anu diperkuat ku serat karbon) ngajaga tekanan anu tetep 400 bar.

Hidrogén ogé tiasa disimpen dina fase cair dina -253 ° C per unit volume, ngandung 0 kali langkung énergi tibatan nalika disimpen dina 1,78 bar - pikeun ngahontal jumlah énergi anu sami dina hidrogén cair per unit volume, gas kedah dikomprés. nepi ka 700 bar. Justru kusabab efisiensi énergi anu langkung luhur tina hidrogén tiis anu BMW damel sareng perusahaan refrigerasi Jérman Linde, anu parantos ngembangkeun alat cryogenic modéren pikeun liquefying sareng nyimpen hidrogén. Élmuwan ogé nawiskeun alternatif anu sanés, tapi kirang tiasa dianggo pikeun neundeun hidrogén, contona, neundeun dina tekenan dina tipung logam khusus dina bentuk hidrida logam, jsb.

Angkot

Di daérah anu konsentrasi luhur tutuwuhan kimia sareng kilang minyak, jaringan transmisi hidrogén parantos didirikeun. Sacara umum, téknologi sami sareng transportasi gas alam, tapi panggunaan anu terakhir pikeun kabutuhan hidrogén henteu mungkin dimungkinkeun. Nanging, bahkan dina abad ka tukang, seueur bumi di kota-kota Éropa dicaangan ku pipa gas ringan, anu ngandung dugi ka 50% hidrogén sareng dianggo bahan bakar pikeun mesin pembakaran internal cicing heula. Tingkat téknologi ayeuna ogé ngamungkinkeun transportasi transcontinental hidrogén liquefied via tanker cryogenic anu aya, sami sareng anu dianggo pikeun gas alam. Ayeuna, ilmuwan sareng insinyur damel pangharepan sareng usaha dina bidang nyiptakeun téknologi anu nyukupan pikeun pencairan sareng transportasi hidrogén cair. Dina pengertian ieu, nyaéta kapal-kapal ieu, tank karéta api sareng truk cryogenik anu tiasa dijantenkeun dasar pikeun transportasi hidrogén kahareup. Dina bulan April 2004, stasiun ngeusian hidrogén cair anu munggaran, babarengan dikembangkeun ku BMW sareng Steyr, dibuka di caket tempat Bandara Munich. Kalayan bantosanna, ngeusian bak ku hidrogén cair dilaksanakeun sacara otomatis, tanpa partisipasi sareng tanpa résiko pikeun supir mobil.