Общая схема водородного двигателя понятна: электродвигатель, топливный элемент, водород (в качестве горючего). Проблема заключается в том, что нужен некий аналог топливного бака, ведь водород в топливный бак не нальешь. Это на сегодняшний день самая большая трудность.

Ученые рассматривают довольно много вариантов. Например, можно хранить водород в аккумуляторах на основе гидридов интерметаллических сплавов (TiVaFe, CuNi и др.), из которых по мере надобности постепенно высвобождается чистый водород. Но в этом варианте масса водорода в общем объеме гидрида (т. н. аспектное число) составляет всего 5%, к тому же возникает проблема со скоростью высвобождения водорода.

Можно хранить водород в жидком виде. Но, во-первых, это требует охлаждения до температур близких к абсолютному нулю, что обязательно приведет к удорожанию водорода. Во-вторых, заправленный таким образом автомобиль вынужден будет расходовать свое топливо как можно быстрее (из-за существования теплообменных процессов).

Очень перспективным направлением можно считать - хранение водорода в наноструктурах (углеродных нанотрубках), однако эти разработки находятся пока на начальных стадиях исследования.

Наиболее перспективными направлениями ученые считают: хранение водорода в баллонах высокого давления - более 350 атм. (аспектное число до 18% при давлении выше 500 атм.) или получение его прямо на борту из другого топлива (метанола или жидких углеводородов: бензина или дизельного топлива), в специальных каталитических реакторах (аспектное число около 10%). Такие системы разработаны и российскими учеными и при разумных габаритах обеспечивают запас водорода для пробега автомобиля на несколько сотен километров.

В связи с использованием в качестве топлива - водород, конструкторы сталкиваются и с другими проблемами, например, автомобиль (прежде всего кабина) должен иметь систему водородной безопасности.

ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ АВТОМОБИЛЯ

Топливный элемент автомобиля, работающий на водороде, - одна из ключевых деталей в новом автомобиле. Топливный элемент - это устройство для преобразования химической энергии в электрическую. Преобразование химической энергии в электрическую происходит и в обычных аккумуляторах, но в топливном элементе есть два существенных отличия: 1) он работает до тех пор, пока в него поступает топливо; 2) топливный элемент автомобиля не требует подзарядки.

Топливный элемент автомобиля состоит из многих десятков ячеек, каждая примерно в сантиметр толщиной. Каждая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом. На один электрод (анод) подается топливо - водород. На другой электрод (катод) окислитель - кислород воздуха. Электрохимическая реакция окисления водорода протекает при низкой температуре в присутствии катализатора. Однако в вопросах получения качественного и недорогого электролита наука пока испытывает огромные сложности. Полимерный электролит американской фирмы «Дюпон» стоит около 700 евро за 1 м ² , а на батарею для среднего автомобиля нужно десятки квадратных метров такого материала. Понятно, что при такой стоимости электролита невозможно наладить серийный выпуск водородных автомобилей. Учеными всего мира ведутся интересные исследования с целью удешевления электролита и использования его при более высоких температурах (150-200^оС).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ