Utilizarea hidrogenului la motoarele cu ardere internă

CAPITOLUL 1

Hidrogenul combustibil pentru motoarele cu ardere internă

1.1. Studii asupra utilizării hidrogenului drept combustibil

În ultimii 25 de ani, s-au înregistrat numeroase progrese în materie de scădere a

emisiilor poluante și a consumului de combustibil la motoarele automobilelor. Supunânduse

normelor antipoluare din ce în ce mai severe, vehiculele elimină în atmosferă, noxe din

ce în ce mai puține, comparativ cu anii trecuți.

Cu toate acestea, problemele legate de poluarea aerului și ale efectului de seră sunt

departe de a fi rezolvate. Organizațiile și instituțiile internaționale, fac presiuni în direcția

măsurilor ce privesc reducerea emisiilor, practic a realizării vehiculelor cu „zero emisii

poluante” (ZEV). Pe de altă parte, combustibilii fosili sunt limitați, și sunt concentrați (cei

lichizi) în zona Orientului Mijlociu, o regiune relativ instabilă politic. Resursele mondiale

de țiței sunt estimate a răspunde necesităților omenirii pentru încă o perioadă de circa 40 de

ani. Dacă se ține cont de faptul că unele zone definite a fi „în tranziție” sunt în plină

dezvoltare a parcului auto (Europa de Est, China, ș.a.) se poate concluziona, că previziunea

cu privire la resursele de țiței trebuie scăzută la 20 de ani. Printre soluțiile imaginate este

cea legată de utilizarea hidrogenului, un gaz care prin ardere nu produce emisii poluante și

este foarte răspândit în natură, practic inepuizabil. Aflat în compoziția apei oceanelor, un

km cub de apă conține 113.108 tone de hidrogen.

1

Hidrogenul poate fi utilizat drept combustibil în două situații:

1. în motoarele cu ardere internă cu piston, și

2. în pilele de combustie.

Motoarele cu ardere internă pe bază de hidrogen cu aplicabilitate în domeniul auto

sunt destinate vehiculelor de putere și trebuie să îndeplinească câteva condiții: să ofere un

nivel echivalent de manevrabilitate și o rază de acțiune și de siguranță că vehiculele cu

combustibil convențional.

Primele lucrări și încercări legate de crearea motorului cu hidrogen, datează din

anul 1820 când reverendul Wiliam Cecil profesor al Universității Cambridge, a prezentat în

fața Cambridge Philosophical Society într-un document intitulat "Folosirea hidrogenului la

producerea de energie pentru instalatii mecanice." Motorul prezentat funcționa pe

principiul vacuumului, unde puterea este produsă cu ajutorul presiunii atmosferice, care

împinge un piston în direcția vacuumului. Vacuumul parțial este creat prin arderea unui

amestec hidrogen/aer, care se destinde și apoi este răcit. Cu toate că motorul funcționează

satisfăcător, motoarele cu vacuum nu sunt suficient de practice.

Alte cercetări semnificative aparțin germanului Nikolaus August Otto (1832- 1891),

considerat inventatorul motorului cu ardere internă în patru timpi (“Otto engine”). Se

presupune că a folosit un combustibil gazos sintetic având un conținut de peste 50%

hidrogen. Otto a făcut experimente și cu benzină, dar a considerat-o periculoasă.

Descoperirea carburatorului a marcat începutul folosirii sigure a benzinei, și începutul

declinului interesului pentru alți combustibili.

Cercetările lui Otto au fost continuate și perfecționate de inginerul german Wilhelm

Maybach (1846-1929). Un alt aspect alt preocupărilor privind folosirea hidrogenului, a fost

legată de ideea de a-l folosi drept combustibil în motoarele propulsoare ale dirijabilelor.

O altă personalitate cu preocupări în combustia cu hidrogen a fost inginerul german

Rudolf Erren, (“Erren engine”) care a avut cercetări finalizate cu patente înregistrate în

Marea Britanie, în 1930 și în USA, 1939, cu privire la motorul folosind hidrogenul. El

anticipa că hidrogenul se va folosi pentru propulsia autovehiculelor, dar și a submarinelor.