Электрические двигатели

В электромобилях в качестве электрохимических преобразователей используются разного типа аккумуляторные батареи, широкое применение могут получить топливные элементы.

В выполненных конструкциях электромобилей устанавливаются свинцовые кислотные и кадмиево-никелевые или железоникелевые щелочные аккумуляторные батареи. При указанных значениях удельной энергии батарей и с учетом занимаемого ними объема электромобили развивают скорость движения до 80 км/ч, а емкость современных батарей обеспечивает запас хода без подзарядки до 150 км. Эти показатели электромобилей, применяемых в качестве городского транспорта, являются удовлетворительными с учетом того, что скорость движения в городе ограниченное (60 км/ч), а средний суточный пробег составляет 100 км.

Для использования электромобилей с аккумуляторными батареями требуются подзарядные станции.

Двигатели, которые работают на водороде

Исследование, проведенные в ИПМаш НАН Украины на протяжении ряда лет, показывают, что экологически чистый двигатель при использовании в качестве топлива водорода с криогенной системой хранения. Токсичность отработанных газов такого двигателя оценивается только оксидами азота в 1,5 раза меньшими, чем базового двигателя. Замена дизельного топлива водородом сдерживается сложностями, которые возникают при организации высокоэффективного рабочего процесса и несовершенных систем хранения водорода.

Экологические показатели двигателей. Средства и системы снижения токсичности двигателей.

Основные вредные вещества, которые выделяются при работе двс:

Главным техногенным источником загрязнения атмосферы во всем мире является транспортные средства, причем более 80% основных выбросов в больших городах дает автомобильный транспорт. Например, в Украине вклад автотранспорта в общее загрязнение воздуха составляет для Киева до 78%, для Одессы - до 62%, для Харькова - до 68%. Автомобильные ДВС загрязняют атмосферу вредными веществами, которые выбрасываются с выхлопными газами, картерными газами и топливными испарениями. При этом 95...99% вредных выбросов приходится на выхлопные газы, которые представляют собою аэрозоль с составом, зависящим от режима работы двигателя и состава смеси. Источниками выбросов вредных веществ является также картерные газы и пары топлива.

В состав отработанных газов входят около 200 компонентов. Все эти вещества, подобные по характеру влияния на организм человека или близкие по химической структуре и свойствами, разделяют на группы.

Состав отработанных газов двигателя

1. N₂, O₂, H₂O, и С₂ – нетоксичные вещества.

2. CO – окись углерода. Выделение СО сильно зависит от состава смеси. Дизели выделяют меньшее количество окиси углерода по сравнению с карбюраторными двигателями, однако при увеличении нагрузки концентрация СО все-таки возрастает.

3. Окислы азота NО_x, включающие окись NO и двуокись NO₂ азота. Окислы азота получаются в результате термической реакции окисления азота, который поступил в цилиндр с воздухом, под действием высокой температуры и давления.

4. Углеводороды C_nH_m: алканы, алкены, цикланы и ароматические углеводороды, в которые входит канцерогенное вещество – бенз(а)пирен. В двигателе бенз(а)пирен начинает получаться при температуре 400°С. Обедненность горючей смеси приводит к некоторому снижению выбросов углеводородов, однако при этом повышается количество окислов азота.

5. Альдегиды. Детонационное горение оказывает содействие образованию альдегидов и канцерогенных ароматических углеводородов.

6. Сажа. Выделение сажи характерно для дизельных двигателей. Вредность сажи состоит в том, что она способна адсорбировать канцерогенные вещества, которые находятся в отработанных газах.

7. Антидетонационные добавки в топливе в виде тетраэтилсвинца приводят к выбросам соединений свинца.

8. И дизели, и бензиновые двигатели выбрасывают в атмосферу довольно большое количество диоксида серы SO₂.

Обедненность горючей смеси приводит к некоторому снижению выбросов углеводородов, однако при этом повышается количество окислов азота. Детонационное горение оказывает содействие образованию альдегидов и канцерогенных ароматических углеводородов.

Дизели выделяют меньшее количество окиси углерода по сравнению с карбюраторными двигателями, однако при увеличении погрузки концентрация СО все-таки возрастает. Немного меньше у них и выбросов NO_x, и C_nH_m. В то же время в камерах сгорания происходит пиролиз топлива с образованием углерода в виде сажи. С увеличением нагрузки и обогащением смеси количество сажи в выхлопных газах возрастает. В процессе самовоспламенения образуются также альдегиды, которые выбрасываются с отработанными газами.