Введение

Улучшение топливной эффективности с помощью водорода – это процесс использования смеси водорода и традиционного углеводородного топлива в двигателе внутреннего сгорания, обычно в автомобиле или грузовике, с целью повышения топливной экономичности, мощности, снижения выбросов или их комбинации. Методы включают получение водорода посредством электролиза, хранение водорода на транспортном средстве в качестве дополнительного топлива или преобразование традиционного топлива в водород с использованием катализатора. Проведено множество исследований топливных смесей, таких как бензин и впрыск закиси азота. Смеси водорода и углеводородов не являются исключением. Согласно имеющимся данным, во всех случаях снижено загрязнение выхлопными газами, и предполагается, что иногда возможно небольшое повышение эффективности. Многие источники также указывают на то, что для достижения заметных результатов могут потребоваться изменения в соотношении воздух-топливо двигателя, моменте зажигания, системах контроля выбросов, электронных системах управления и, возможно, других конструктивных элементах. Автомобиль, модифицированный таким образом, может не пройти обязательную проверку на соответствие экологическим нормам. Из-за присущей сложности этих подсистем, являющихся неотъемлемой частью современной конструкции двигателя и стандартов выбросов, подобные заявления сторонников улучшения топливной эффективности с помощью водорода трудно подтвердить и постоянно оспариваются. На сегодняшний день Агентство по охране окружающей среды США (EPA) не рассматривало продукты, улучшающие водородную топливную эффективность, поскольку не имеется отчетов об исследовательских устройствах или коммерческих продуктах в рамках "Программы оценки устройств для дооснащения автомобилей послепродажного рынка". Однако EPA отмечает, что установка таких устройств часто подразумевает незаконное вмешательство в систему контроля выбросов автомобиля, что может повлечь за собой значительные штрафы. Environment Canada опубликовала исследовательскую работу по данной теме. В ходе испытаний, проведенных в их лаборатории в 2004 году, улучшение эффективности двигателя или топливной экономичности не было обнаружено. Также в продаже доступно множество комплектов для дооснащения, предлагаемых за пределами США. Установка этих комплектов за пределами США может не противоречить законодательству тех стран, где они устанавливаются.

Электролиз

Улучшение топливной эффективности за счет получения водорода методом электролиза (с использованием автомобильных генераторов) предлагалось для использования в бензиновых и дизельных грузовиках, однако конструкции, основанные на электролизе, неоднократно не проходили тесты на эффективность и противоречат общепринятым законам термодинамики (то есть закону сохранения энергии). Сторонники, продающие эти устройства (часто называемые "HHO-устройствами"), утверждают, что динамика процесса часто неправильно понимается, и благодаря химическим свойствам полученной смеси возможно добиться повышения эффективности, не нарушая при этом никаких научных законов. Многочисленные тесты, проведенные организациями по защите прав потребителей, показали отрицательные результаты. Эта техника может показаться привлекательной на первый взгляд, поскольку легко упустить из виду потери энергии в системе в целом. Те, кто не знаком с электродинамикой, могут не осознавать, что электролитическая ячейка потребляет ток из электрической системы автомобиля, что приводит к увеличению механического сопротивления генератора и, как следствие, к снижению общей мощности. Поскольку для разделения водорода и кислорода требуется больше энергии, чем можно получить при сжигании произведенного таким образом водорода, концепция подобных устройств часто рассматривается как прямое нарушение первого и второго законов термодинамики. Денежные призы предлагались продавцам и промоутерам этих устройств за демонстрацию правдивости их заявлений об увеличении экономии топлива, однако лишь немногие принимали эти вызовы, и ни одно устройство не прошло испытания.

Катализ

Арвин Меритор, поставщик автомобильных технологий первого уровня, в свое время экспериментировал с технологией плазменного реформера, которая использовала бы водород, производимый из топлива, для повышения эффективности сгорания в двигателе и снижения выбросов NOx. В данном источнике указано, что возможно увеличение тепловой эффективности двигателя на 20-30%. Однако для этого необходимо модифицировать двигатель для работы в предельно обедненной области на графике зависимости степени сжатия от соотношения воздух/топливо (лямбда), а также внести другие изменения. Эта технология не подойдет для модернизации двигателей без предварительной модификации. Данное исследование проводилось совместно с Автомобильной лабораторией Слоана при Массачусетском технологическом институте (MIT). В конечном итоге, подразделение, занимавшееся этим исследованием, было продано инвестиционной компании.