Hi-Tech

В лабораториях ВМФ США ведётся разработка гибридной силовой установки для морских судов будущего. Это первая попытка приспособить электродвигатели, питающиеся от топливных элементов, к водным средствам передвижения.

Чтобы обеспечить быстрое внедрение новой технологии, инженеры флота решили создать способ выработки водорода из дизельного топлива. Последнее стоит недорого, широко используется на флоте, и для его хранения и транспортировки существует отлаженная инфраструктура.

В отличие от газотурбинных и дизельных двигателей энергоустановки на топливных элементах не используют процесса воспламенения топлива и поэтому не выделяют вредных веществ, например, оксида азота. Вместе с тем, топливные элементы могут быть гораздо энергоэффективнее на воде, нежели двигатели внутреннего сгорания. Например, типичное судно с газотурбинным двигателем использует лишь 16-18 процентов мощности, так как морские скорости не требуют высокой отдачи от двигателя. Двигатель же на топливных элементах сможет отдавать кораблю от 37 до 52 процентов энергии.

Схема работы водородного топливного элемента. Водород (слева) и воздух (справа) проходят вдоль PEM-мембраны. Последняя пропускает ионы водорода и на её поверхности оказывается избыток электронов. Таким образом, на разных сторонах мембраны образуется разность электрических потенциалов, то есть напряжение. Ионы водорода затем соединяются с молекулами кислорода и образуют воду, которая идёт на выхлоп

Ещё один фактор в пользу применения топливных элементов на флоте - возможность распределения силовой установки по всему корпусу корабля. Это делает судно менее уязвимым, чем обычный корабль, где вся ходовая часть сосредоточена в машинном отделении.

Сейчас проводятся испытания топливного конвертора мощностью в 500 кВт, использующего PEM-мембрану (proton exchange membrane). Принцип его действия довольно замысловат: нагреваемое дизельное топливо начинает выделять сероводород. Последний пропускают через окись цинка, в результате чего образуются диоксид серы и свободный водород, который затем используется в топливной батарее.

Испытания топливного конвертера продлятся до июня 2004 года. Попутно инженеры ВМФ работают над уменьшением размеров конвертора и сопутствующего ему оборудования.