Test drive BMW at hydrogen: bahagi ng isa

Ang ugong ng paparating na bagyo ay umalingawngaw pa rin sa kalangitan habang papalapit ang malaking eroplano sa landing site malapit sa New Jersey. Noong Mayo 6, 1937, ang sasakyang panghimpapawid ng Hindenburg ay gumawa ng unang paglipad ng panahon, na sinakay ang 97 na pasahero.

Sa loob ng ilang araw, isang malaking lobo na puno ng hydrogen ay dahil sa lumipad pabalik sa Frankfurt am Main. Ang lahat ng mga upuan sa paglipad ay matagal nang nakalaan ng mga mamamayang Amerikano na sabik na saksihan ang koronasyon ng King George George VI ng Britain, ngunit nagpasiya ang kapalaran na ang mga pasahero na ito ay hindi kailanman makasakay sa higante ng sasakyang panghimpapawid.

Di-nagtagal pagkatapos makumpleto ang paghahanda para sa paglapag ng airship, napansin ng kumander nitong si Rosendahl ang apoy sa katawan nito, at pagkaraan ng ilang segundo ang malaking bola ay naging isang nagbabala na lumilipad na troso, na nag-iwan lamang ng mga kaawa-awang mga piraso ng metal sa lupa pagkatapos ng kalahating oras. minuto. Isa sa mga nakakagulat na bagay tungkol sa kuwentong ito ay ang nakakapanatag na katotohanan na marami sa mga pasaherong sakay ng nasusunog na airship ay tuluyang nakaligtas.

Pinangarap ni Count Ferdinand von Zeppelin na lumipad sa isang mas magaan na sasakyang panghimpapawid sa pagtatapos ng ika-1917 na siglo, na binabalangkas ang isang magaspang na diagram ng isang magaan na sasakyang panghimpapawid na puno ng gas at naglulunsad ng mga proyekto para sa praktikal na pagpapatupad nito. Si Zeppelin ay nabuhay ng sapat na katagal upang makita ang kanyang nilikha na unti-unting pumasok sa buhay ng mga tao, at namatay noong 1923, ilang sandali bago nawala ang kanyang bansa sa World War I, at ang paggamit ng kanyang mga barko ay ipinagbawal ng Treaty of Versailles. Ang mga Zeppelins ay nakalimutan sa loob ng maraming taon, ngunit ang lahat ay nagbabago muli sa isang bilis ng pagkahilo sa pagdating ng kapangyarihan ni Hitler. Ang bagong pinuno ng Zeppelin, si Dr. Hugo Eckner, ay matatag na kumbinsido na ang bilang ng mga makabuluhang teknolohikal na pagbabago ay kinakailangan sa disenyo ng mga sasakyang panghimpapawid, ang pangunahing isa dito ay ang kapalit ng nasusunog at mapanganib na hydrogen na may helium. Sa kasamaang palad, gayunpaman, ang Estados Unidos, na sa panahong iyon ay ang nag-iisa ng madiskarteng hilaw na materyal na ito, ay hindi maaaring magbenta ng helium sa Alemanya sa ilalim ng isang espesyal na batas na ipinasa ng Kongreso noong 129. Ito ang dahilan kung bakit ang bagong barko, na itinalagang LZ XNUMX, ay paglaon ay pinalakas ng hydrogen.

Ang pagtatayo ng isang malaking bagong lobo na gawa sa light aluminyo na haluang metal ay umabot sa haba na halos 300 metro at may diameter na mga 45 metro. Ang higanteng sasakyang panghimpapawid, katumbas ng Titanic, ay pinapatakbo ng apat na 16-silindro na mga diesel engine, bawat isa ay may 1300 hp. Naturally, hindi pinalampas ni Hitler ang pagkakataong gawing isang malinaw na simbolo ng propaganda ng Nazi Alemanya ang "Hindenburg" at ginawa ang lahat para mapabilis ang pagsisimula ng pagsasamantala nito. Bilang isang resulta, noong 1936 na ang "kamangha-manghang" sasakyang panghimpapawid ay gumawa ng regular na mga transatlantic flight.

Sa unang paglipad noong 1937, ang New Jersey landing site ay punung-puno ng mga nasasabik na manonood, masigasig na engkwentro, mga kamag-anak at mga mamamahayag, na marami sa kanila ay naghintay ng ilang oras para humupa ang bagyo. Maging ang radyo ay sumasaklaw sa isang kawili-wiling kaganapan. Sa ilang mga punto, ang nababalisa na pag-asa ay nagambala ng katahimikan ng tagapagsalita, na, pagkaraan ng ilang sandali, ay naghisteryosong sumigaw: "Isang malaking bolang apoy ang nahuhulog mula sa langit! Walang buhay ... Ang barko ay biglang lumiwanag at agad na nagmukhang isang higanteng nasusunog na sulo. Nagsimulang tumalon mula sa gondola ang ilang pasahero sa pagkataranta upang makatakas sa nakakatakot na apoy, ngunit ito ay nakakamatay sa kanila dahil sa taas na isang daang metro. Sa huli, iilan lamang sa mga pasaherong naghihintay sa paglapit ng sasakyang panghimpapawid sa lupa ang nakaligtas, ngunit marami sa kanila ang nasunog nang husto. Sa ilang mga punto, ang barko ay hindi makatiis sa pinsala ng nagngangalit na apoy, at libu-libong litro ng ballast na tubig sa busog ay nagsimulang ibuhos sa lupa. Ang Hindenburg ay mabilis na naglilista, ang nasusunog na hulihan ay bumagsak sa lupa at nagtatapos sa kumpletong pagkawasak sa loob ng 34 na segundo. Ang pagkabigla ng panoorin ay yumanig sa mga taong nagtipon sa lupa. Sa oras na iyon, ang opisyal na sanhi ng pag-crash ay itinuturing na kulog, na naging sanhi ng pag-aapoy ng hydrogen, ngunit sa mga nagdaang taon, isang dalubhasa sa Aleman at Amerikano ang tiyak na nagtalo na ang trahedya sa barko ng Hindenburg, na dumaan sa maraming bagyo nang walang problema. , ang dahilan ng sakuna. Matapos ang maraming obserbasyon sa archival footage, napagpasyahan nila na nagsimula ang apoy dahil sa nasusunog na pintura na tumatakip sa balat ng airship. Ang apoy ng isang German airship ay isa sa mga pinakamasamang sakuna sa kasaysayan ng sangkatauhan, at ang alaala ng kakila-kilabot na pangyayaring ito ay napakasakit pa rin para sa marami. Kahit ngayon, ang pagbanggit ng mga salitang "airship" at "hydrogen" ay nagbubunga ng maapoy na impiyerno ng New Jersey, bagama't kung "pinamamahalaan" nang naaangkop, ang pinakamagaan at pinaka-masaganang gas sa kalikasan ay maaaring maging lubhang kapaki-pakinabang, sa kabila ng mga mapanganib na katangian nito. Ayon sa isang malaking bilang ng mga modernong siyentipiko, ang tunay na panahon ng hydrogen ay nagpapatuloy pa rin, bagaman sa parehong oras, ang iba pang malaking bahagi ng komunidad na pang-agham ay may pag-aalinlangan tungkol sa gayong matinding pagpapakita ng optimismo. Kabilang sa mga optimist na sumusuporta sa unang hypothesis at ang pinaka-matitibay na tagasuporta ng ideya ng hydrogen, siyempre, ay dapat na ang mga Bavarians mula sa BMW. Ang kumpanya ng automotive ng Aleman ay malamang na higit na nakakaalam sa mga hindi maiiwasang hamon sa landas tungo sa isang ekonomiya ng hydrogen at, higit sa lahat, nalampasan ang mga paghihirap sa paglipat mula sa hydrocarbon fuels patungo sa hydrogen.

Ambisyon

Ang mismong ideya ng paggamit ng gasolina na kasing-friendly sa kapaligiran at hindi mauubos gaya ng mga reserbang gasolina ay parang magic sa sangkatauhan sa mahigpit na pagkakahawak ng isang pakikibaka sa enerhiya. Sa ngayon, mayroong higit sa isa o dalawang "hydrogen societies" na ang misyon ay itaguyod ang isang positibong saloobin sa light gas at patuloy na ayusin ang mga pagpupulong, symposium at eksibisyon. Ang kumpanya ng gulong na si Michelin, halimbawa, ay namumuhunan nang malaki sa pag-aayos ng lalong sikat na Michelin Challenge Bibendum, isang pandaigdigang forum na nakatuon sa hydrogen para sa napapanatiling mga gasolina at mga kotse.

Gayunpaman, ang optimismo na nagmumula sa mga talumpati sa naturang mga forum ay hindi pa rin sapat para sa praktikal na pagpapatupad ng isang kahanga-hangang hydrogen idyll, at ang pagpasok sa ekonomiya ng hydrogen ay isang walang katapusan na kumplikado at hindi praktikal na kaganapan sa teknolohikal na yugto na ito sa pag-unlad ng sibilisasyon.

Gayunpaman, kamakailan lamang, ang sangkatauhan ay nagsusumikap na gumamit ng higit pa at higit na mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya, katulad ng hydrogen ay maaaring maging isang mahalagang tulay para sa pag-iimbak ng solar, hangin, tubig at biomass na enerhiya, na ginagawang enerhiya ng kemikal. ... Sa simpleng mga termino, nangangahulugan ito na ang elektrisidad na nabuo ng mga likas na mapagkukunan na ito ay hindi maitatabi sa malalaking dami, ngunit maaaring magamit upang makabuo ng hydrogen sa pamamagitan ng pagkabulok ng tubig sa oxygen at hydrogen.

Kakaiba, ang ilang kumpanya ng langis ay kabilang sa mga pangunahing tagapagtaguyod ng iskema na ito, kung saan ang pinaka-pare-pareho ay ang British oil giant na BP, na may partikular na diskarte sa pamumuhunan para sa makabuluhang pamumuhunan sa lugar na ito. Siyempre, ang hydrogen ay maaari ding makuha mula sa hindi nababagong mga mapagkukunan ng hydrocarbon, ngunit sa kasong ito, ang sangkatauhan ay dapat maghanap ng solusyon sa problema ng pag-iimbak ng carbon dioxide na nakuha sa prosesong ito. Ito ay isang hindi mapag-aalinlanganan na katotohanan na ang mga teknolohikal na problema ng produksyon, imbakan at transportasyon ng hydrogen ay malulutas - sa pagsasagawa, ang gas na ito ay ginawa na sa maraming dami at ginagamit bilang isang hilaw na materyal sa industriya ng kemikal at petrochemical. Sa mga kasong ito, gayunpaman, ang mataas na halaga ng hydrogen ay hindi nakamamatay, dahil ito ay "natutunaw" sa mataas na halaga ng mga produkto sa synthesis kung saan ito nakikilahok.

Gayunpaman, ang tanong ng paggamit ng magaan na gas bilang isang mapagkukunan ng enerhiya ay medyo mas kumplikado. Matagal nang pinag-isipan ng mga siyentipiko ang kanilang mga utak para sa isang posibleng madiskarteng alternatibo sa langis ng gasolina, at sa ngayon ay nagkakaisa sila sa opinyon na ang hydrogen ay ang pinaka-friendly na kapaligiran at magagamit sa sapat na enerhiya. Siya lamang ang nakakatugon sa lahat ng kinakailangang kinakailangan para sa isang maayos na paglipat sa isang pagbabago sa kasalukuyang status quo. Ang pinagbabatayan ng lahat ng mga benepisyong ito ay isang simple ngunit napakahalagang katotohanan – ang pagkuha at paggamit ng hydrogen ay umiikot sa natural na cycle ng water compounding at decomposition... Kung ang sangkatauhan ay mapabuti ang mga pamamaraan ng produksyon gamit ang mga natural na pinagkukunan tulad ng solar energy, hangin at tubig, ang hydrogen ay maaaring gawin at gamitin sa walang limitasyong dami nang hindi naglalabas ng anumang nakakapinsalang emisyon. Bilang isang mapagkukunan ng nababagong enerhiya, ang hydrogen ay matagal nang naging resulta ng makabuluhang pananaliksik sa iba't ibang mga programa sa North America, Europe at Japan. Ang huli, sa turn, ay bahagi ng trabaho sa isang malawak na hanay ng magkasanib na mga proyekto na naglalayong lumikha ng isang kumpletong imprastraktura ng hydrogen, kabilang ang produksyon, imbakan, transportasyon at pamamahagi. Kadalasan ang mga pag-unlad na ito ay sinamahan ng mga makabuluhang subsidyo ng pamahalaan at batay sa mga internasyonal na kasunduan. Noong Nobyembre 2003, halimbawa, nilagdaan ang International Hydrogen Economy Partnership Agreement, na kinabibilangan ng pinakamalaking industriyalisadong bansa sa mundo tulad ng Australia, Brazil, Canada, China, France, Germany, Iceland, India, Italy at Japan. , Norway, Korea, Russia, UK, US at European Commission. Ang layunin ng internasyonal na kooperasyong ito ay "upang ayusin, pasiglahin at pag-isahin ang mga pagsisikap ng iba't ibang organisasyon sa landas patungo sa panahon ng hydrogen, gayundin upang suportahan ang paglikha ng mga teknolohiya para sa produksyon, imbakan at pamamahagi ng hydrogen."

Ang posibleng landas sa paggamit ng environmentally friendly na gasolina sa sektor ng automotive ay maaaring dalawa. Ang isa sa mga ito ay mga device na kilala bilang "fuel cell", kung saan ang kemikal na kumbinasyon ng hydrogen na may oxygen mula sa hangin ay naglalabas ng kuryente, at ang pangalawa ay ang pag-unlad ng mga teknolohiya para sa paggamit ng likidong hydrogen bilang gasolina sa mga cylinder ng isang klasikong internal combustion engine. . Ang pangalawang direksyon ay sikolohikal na mas malapit sa parehong mga mamimili at kumpanya ng kotse, at ang BMW ang pinakamaliwanag na tagasuporta nito.

Produksyon

Sa kasalukuyan, higit sa 600 bilyong metro kubiko ng purong hydrogen ang ginawa sa buong mundo. Ang pangunahing hilaw na materyal para sa produksyon nito ay natural gas, na pinoproseso sa isang proseso na kilala bilang "reforming". Ang mas maliit na halaga ng hydrogen ay nakuhang muli ng iba pang mga proseso tulad ng electrolysis ng chlorine compounds, partial oxidation ng heavy oil, coal gasification, coal pyrolysis upang makagawa ng coke, at gasoline reforming. Humigit-kumulang kalahati ng produksyon ng hydrogen sa mundo ay ginagamit para sa synthesis ng ammonia (na ginagamit bilang feedstock sa produksyon ng mga fertilizers), sa pagdadalisay ng langis at sa synthesis ng methanol. Ang mga scheme ng produksyon na ito ay nagpapabigat sa kapaligiran sa iba't ibang antas, at, sa kasamaang-palad, wala sa mga ito ang nag-aalok ng isang makabuluhang alternatibo sa kasalukuyang katayuan ng enerhiya - una, dahil gumagamit sila ng mga hindi nababagong mapagkukunan, at pangalawa, dahil ang produksyon na iyon ay naglalabas ng mga hindi gustong mga sangkap tulad ng carbon dioxide, na siyang pangunahing salarin. Greenhouse effect. Ang isang kagiliw-giliw na panukala upang malutas ang problemang ito ay ginawa kamakailan ng mga mananaliksik na pinondohan ng European Union at ng gobyerno ng Aleman, na lumikha ng isang tinatawag na "sequestration" na teknolohiya, kung saan ang carbon dioxide na ginawa sa panahon ng paggawa ng hydrogen mula sa natural na gas ay ibinubomba sa lumang naubos na mga patlang. langis, natural gas o karbon. Gayunpaman, ang prosesong ito ay hindi madaling ipatupad, dahil alinman sa mga patlang ng langis o gas ay hindi tunay na mga cavity sa crust ng lupa, ngunit kadalasan ay mga buhangin na istruktura.

Ang pinaka-maaasahan na paraan sa hinaharap ng paggawa ng hydrogen ay nananatiling agnas ng tubig sa pamamagitan ng kuryente, na kilala mula noong elementarya. Ang prinsipyo ay napaka-simple - ang isang de-koryenteng boltahe ay inilalapat sa dalawang electrodes na nahuhulog sa isang paliguan ng tubig, habang ang mga positibong sisingilin na mga hydrogen ions ay napupunta sa negatibong elektrod, at ang mga negatibong sisingilin na mga ion ng oxygen ay napupunta sa positibo. Sa pagsasagawa, maraming pangunahing pamamaraan ang ginagamit para sa electrochemical decomposition na ito ng tubig - "alkaline electrolysis", "membrane electrolysis", "high pressure electrolysis" at "high temperature electrolysis".

Ang lahat ay magiging perpekto kung ang simpleng aritmetika ng paghahati ay hindi makagambala sa napakahalagang problema ng pinagmulan ng kuryente na kailangan para sa layuning ito. Ang katotohanan ay sa kasalukuyan, ang produksyon nito ay hindi maiiwasang naglalabas ng mga nakakapinsalang by-product, ang dami at uri nito ay nag-iiba depende sa kung paano ito ginagawa, at higit sa lahat, ang produksyon ng kuryente ay isang hindi mahusay at napakamahal na proseso.

Ang paglabag sa mabisyo at pagsasara ng ikot ng malinis na enerhiya ay posible lamang sa kasalukuyan kapag gumagamit ng natural at lalo na ang solar energy upang makabuo ng elektrisidad na kinakailangan upang mabulok ang tubig. Ang paglutas ng gawaing ito ay walang alinlangan na mangangailangan ng maraming oras, pera at pagsisikap, ngunit sa maraming bahagi ng mundo, ang pagbuo ng elektrisidad sa ganitong paraan ay naging isang katotohanan.

Ang BMW, halimbawa, ay gumaganap ng isang aktibong papel sa paglikha at pagpapaunlad ng mga solar power plant. Ang planta ng kuryente, na itinayo sa maliit na bayan ng Bavarian ng Neuburg, ay gumagamit ng mga photovoltaic cell upang makagawa ng enerhiya na gumagawa ng hydrogen. Ang mga system na gumagamit ng solar energy upang magpainit ng tubig ay partikular na kawili-wili, sabi ng mga inhinyero ng kumpanya, at ang mga nagresultang steam powers electricity generators - ang mga naturang solar plant ay tumatakbo na sa Mojave Desert sa California, na bumubuo ng 354 MW ng kuryente. Ang lakas ng hangin ay nagiging lalong mahalaga, kung saan ang mga wind farm sa mga baybayin ng mga bansa tulad ng US, Germany, Netherlands, Belgium at Ireland ay gumaganap ng lalong mahalagang papel na pang-ekonomiya. Mayroon ding mga kumpanyang kumukuha ng hydrogen mula sa biomass sa iba't ibang bahagi ng mundo.

Lokasyon ng imbakan

Ang hydrogen ay maaaring maiimbak sa maraming dami sa parehong gas at likidong mga phase. Ang pinakamalaki sa mga reservoir na ito, kung saan ang hydrogen ay nasa isang mababang presyon, ay tinatawag na "gas meter". Ang daluyan at mas maliit na mga tangke ay angkop para sa pag-iimbak ng hydrogen sa presyon ng 30 bar, habang ang pinakamaliit na mga espesyal na tank (mga mamahaling aparato na gawa sa espesyal na bakal o mga pinaghalong materyales na pinalakas ng carbon fiber) ay nagpapanatili ng isang pare-pareho na presyon ng 400 bar.

Ang hydrogen ay maaari ding mag-imbak sa isang likidong bahagi sa -253°C kada unit volume, na naglalaman ng 0 beses na mas maraming enerhiya kaysa kapag naka-imbak sa 1,78 bar - upang makamit ang katumbas na dami ng enerhiya sa liquefied hydrogen kada unit volume, ang gas ay dapat na i-compress pataas hanggang 700 bar. Dahil sa mas mataas na kahusayan ng enerhiya ng cooled hydrogen na nakikipagtulungan ang BMW sa German refrigeration concern na si Linde, na nakabuo ng mga modernong cryogenic device para sa pagtunaw at pag-iimbak ng hydrogen. Nag-aalok din ang mga siyentipiko ng iba, ngunit hindi gaanong naaangkop, mga alternatibo sa imbakan ng hydrogen, halimbawa, imbakan sa ilalim ng presyon sa espesyal na harina ng metal sa anyo ng mga metal hydride, atbp.

Transportasyon

Sa mga lugar na may mataas na konsentrasyon ng mga halaman na kemikal at pagpipino ng langis, isang network ng paghahatid ng hydrogen ay naitatag na. Sa pangkalahatan, ang teknolohiya ay katulad ng pagdadala ng natural gas, ngunit ang paggamit ng huli para sa mga pangangailangan ng hydrogen ay hindi palaging posible. Gayunpaman, kahit na sa huling siglo, maraming mga bahay sa mga lunsod sa Europa ang naiilawan ng isang light gas pipeline, na naglalaman ng hanggang 50% hydrogen at ginamit bilang fuel para sa unang nakatigil na panloob na mga engine ng pagkasunog. Pinapayagan din ng antas ng teknolohiya ngayon na transcontinental na transportasyon ng liquefied hydrogen sa pamamagitan ng mga umiiral na cryogen tanker, katulad ng ginagamit para sa natural gas. Sa kasalukuyan, ang mga siyentipiko at inhinyero ay gumagawa ng pinakadakilang pag-asa at pagsisikap sa larangan ng paglikha ng sapat na mga teknolohiya para sa pagkatunaw at transportasyon ng likidong hydrogen. Sa puntong ito, ang mga barkong ito, ang mga cryogen tank na tren at trak na maaaring maging batayan para sa hinaharap na pagdadala ng hydrogen. Noong Abril 2004, ang kauna-unahang uri ng likidong pagpuno ng hydrogen, na pinagsamang binuo ng BMW at Steyr, ay binuksan sa agarang lugar ng Munich Airport. Sa tulong nito, ang pagpuno sa mga tanke ng liquefied hydrogen ay ganap na awtomatikong isinasagawa, nang walang paglahok at walang panganib para sa driver ng kotse.