Корабли на водородном топливе
H2 – еще один любопытный вариант альтернативного судового топлива, который рассматривается в настоящее время. Для использования на судах водород либо сжижается (криогенная жидкость имеет
температуру -240° С), помещается в компрессионные резервуары, либо хранится в виде химического соединения.
Рисунок4.- судно FAR SUN
В настоящее время H2 получают из природного газа, а также путем электролиза. Последний можно проводить на солнечных и ветряных электростанциях одновременно с выработкой электроэнергии. Произведенный из возобновляемых источников энергии, водород становится одним из самых чистых видов топлива с нулевыми выбросами парниковых газов.
Наиболее эффективным генератором энергии для Н2 являются топливные элементы.
Общие понятия водородные топливные элементы представляют собой электрохимические устройства, вырабатывающие электроэнергию в результате высокоэффективного "холодного" горения топлива. Различают несколько типов подобных приборов. Наиболее перспективной технологией считаются водород-воздушные топливные элементы, оснащенные протоно обменной мембранной PEMFC. Протоно проводящая полимерная мембрана предназначена для разделения двух электродов - катода и анода. Каждый из них представлен угольной матрицей с нанесенным на нее катализатором. Молекулярный водород диссоциирует на катализаторе анода, отдавая электроны. Катионы проводятся к катоду через мембрану, однако электроны передаются во внешнюю цепь, поскольку мембрана не предназначена для передачи электронов. Молекула кислорода на катализаторе катода объединяется с электроном из электрической цепи и поступившим протоном, образуя в итоге воду, являющуюся единственным продуктом реакции. Топливные элементы на водороде используются для изготовления мембранно-электродных блоков, которые выступают в качестве основных генерирующих элементов энергетической системы.
Преимущества водородных топливных блоков (рис.5)
Среди них следует выделить:
· Повышенная удельная теплоемкость.
· Широкий температурный диапазон эксплуатации.
· Отсутствие вибрации, шума и теплового пятна.
· Надежность при холодном запуске.
· Отсутствие саморазряда, что обеспечивает длительный срок хранения энергии.
· Неограниченная автономность благодаря возможности корректировки энергоемкости за счет изменения числа топливных баллончиков.
· Обеспечение практически любой энергоемкости благодаря изменению емкости хранилища водорода.
· Длительный срок эксплуатации.
· Бесшумность и экологичность работы.
· Высокий уровень энергоемкости.
· Толерантность к сторонним примесям в водороде.
Биотопливо(Рис.6)
Морские инженеры в Норвегии и Нидерландах разрабатывают концепты, работающие на биотопливе из гидроочищенного растительного масла, метилового эфира жирной кислоты (FAME) или сжиженный биогаз(Рис.6). Основным компонентом биотоплива является метан, поэтому его поведение очень похоже на использование СПГ или метанола. Однако производство биогорючего в настоящее время обходится значительно дороже.