Альманах "Эврика"-84

В ряде стран, в том числе в СССР, успешно испытаны автомобильные двигатели, работающие на чистом водороде и на обычном топливе с небольшими добавками водорода. В настоящее время проходят испытания на водородном топливе специально построенные автомобили и оборудованные для его использования серийные машины. Причем водород применяется как в жидком, так и в связанном состоянии, в виде гидридов (соединений с другими элементами).

В жидком состоянии он находится при температуре ниже 253 градусов, а в твердом — ниже минус 258. Чтобы предотвратить испарение водорода в этих состояниях, требуется специальная тепловая защита. Криогенные, то есть связанные с использованием низких температур, емкости для хранения, жидкого гелия, водорода и азота прошли многолетнюю проверку и выпускаются серийно. Они и были использованы специалистами сектора механики неоднородных сред Академии наук СССР для размещения жидкого водорода на машине.

Эксперимент идет на серийном микроавтобусе РАФ-2203. В его багажнике находятся два криогенных сосуда, содержащих 5,6 кг жидкого водорода. Из этих сосудов под давлением 1,5 атмосферы он перекачивается в специальную емкость, где превращается в газообразный водород, который подается по трубе в карбюратор.

Как показали ходовые испытания, применение 5—10-процентных добавок водорода к бензину приводит к значительному повышению полноты сгорания топлива и увеличению КПД двигателя на 40–45 процентов. Кроме того, более чем в 100 раз снижается токсичность выхлопных газов (уменьшается содержание в них окиси углерода).

Чтобы определить последствия возможных повреждений криогенных емкостей во время дорожной аварии, жидкий водород из бака проливали на землю. При этом он мгновенно испарялся, а пары его рассеивались настолько быстро, что их не удавалось зажечь. Таким образом, даже в аварийных ситуациях никаких условий для горения топлива или взрыва не возникает. В то же время известно, что при повреждении бензиновых баков пролитое горючее может загореться.

Водород открывает новые перспективы и в металлургии. Он может служить не только источником тепла, но и как вещество, заменяющее уголь и кокс в процессе восстановления железа. При этом исчезнут вредные газы, выбрасываемые металлургическими предприятиями.

ТВЕРДЫЙ ГАЗ: ПОИСКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Газовые гидраты, или твердый газ, являются новым крупнейшим источником получения тепловой энергии и химического сырья на нашей планете, утверждают советские ученые — академик А. Трофимук, член-корреспондент АН СССР Н. Черский и другие, открывшие ранее неизвестное свойство природных газов находиться при определенном соотношении температуры и давления в твердом состоянии и образовывать месторождения.

Эти месторождения на территории Советского Союза уже начали осваиваться, и возможно, что в будущем они станут важным источником углеводородного сырья. О реальности этого предположения рассказывает председатель президиума Якутского филиала Сибирского отделения АН СССР член-корреспондент АН СССР Н. Черский.

Запасы углеводородов в газогидратном состоянии в несколько раз больше, чем суммарные запасы каменного угля, нефти и обычного газа на нашей планете.

Внешне газовые гидраты похожи на непрозрачный лед. Они образуются в земной коре, точнее, в ее верхнем осадочном чехле, из соединения метана, этана, пропана и других газов с водой при давлении от 0 до 250 атмосфер и отрицательных или небольших положительных температурах — до 20 градусов по Цельсию. В одном объеме гидрата может содержаться до 200 объемов газа, хотя при обычных условиях в кубометре воды трудно растворить более четырех кубометров природного газа.

Проведенные в последние годы расчеты ученых показали, что благоприятные условия для образования в земной коре твердого газа существуют на 27 процентах суши, в основном в областях распространения вечной мерзлоты и ледников, а также на 9/10 площади дна Мирового океана. Перспективными территориями суши для промышленного скопления газогидратов являются весь Север СССР, 63 процента Канады, 75 процентов Аляски, а также Гренландия, Антарктида.

Низкие температуры воды на дне морей и океанов, высокие давления создают идеальные условия для образования газогидратов в верхних слоях осадков. Фактическое подтверждение их наличия было получено советскими учеными, поднявшими со дна Черного моря керн, в котором визуально был виден газовый гидрат.

По расчетам ученых, прогнозные запасы газа в твердом состоянии на дне морей и океанов исчисляются тысячами триллионов кубометров.

Ученые пришли к главному принципу — газ из твердого состояния в свободное должен быть переведен непосредственно в пласте. Такой перевод можно осуществить снижением пластового давления, повышением температуры или вводом в пласт антигидратных жидкостей — растворов солей, спиртов.