По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

Использование водородных источников энергии на тяговом железнодорожном транспорте

В последние годы, с увеличением экологической политики и мировой экономики, возрос интерес к электрическим и электрохимическим источникам энергии. Лидирующие страны в технологическом производстве уже разработали и применяют программы повышения экологической ситуации. Такие страны, как Южная Корея, Германия, Япония, внедрили в транспортную сферу водородную энергетику с целью сокращения выбросов парниковых газов.

Литература:

1. Филиппов С.П., Голодницкий А.Э., Кашин А.М. Топливные элементы и водородная энергетика. – Институт энергетических исследований (ИНЭИ) РАН, 2020.

2. Муратов А.В. Новые энергосберегающие технологии в локомотивном хозяйстве / А.В. Муратов, С.А. Петухов // Наука и образование транспорту. – 2011. – № 1. – С. 102–104.

3. Анализ работы дизеля тепловоза при частичной замене дизельного топлива водородом / А.А. Мишкин, А.В. Муратов // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта: Материалы III Международной научно-практической конференции, Самара, 6–7 декабря 2006 г., Самарская государственная академия путей сообщения – Самара: СГАПС, 2006. – С. 93–95.

4. Эффективность применения водорода в двигателях внутреннего сгорания / А.А. Мишкин, А.В. Муратов, Д.Я. Носырев // Дни студенческой науки: сб. науч. трудов студентов и аспирантов, Самара, 1–31 января 2006 г. Министерство транспорта Российской Федерации; Федеральное Агентство железнодорожного транспорта; Самарская государственная академия путей сообщения. – Самара: СГАПС, 2006. – С. 55-56.

5. Stambouli A.B. Fuel cells: The expectations for an environmental-friendly and sustainable source of energy / A.B. Stambouli // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2011. – Vol. 15. – P. 4507–4520.

6. Филимонова А.А., Чичиров А.А., Чичирова Н.Д., Филимонов А.Г., Печенкин А.В. Перспективы развития водородной энергетики в Татарстане. – Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2020. – С. 79–91.

Большая часть развитых и развивающихся стран обязались сокращать выбросы вредных веществ. Альтернативные источники энергии приобретают все большую роль в мире транспорта [3–5].

Водород в этом плане выступает одним из самых эффективных энергоносителей в транспортной сфере. Уже в России введены в эксплуатацию автобусы, грузовой транспорт на водородных источниках питания, которые имеют большое преимущество перед аккумуляторными источниками энергии [6].

Топливный элемент – устройство, преобразующее химическую энергию топлива (водорода) и воздуха в электрическую посредством химической реакции. Топливо (водород) и окислитель (воздух) зачастую хранятся в специальных резервуарах и подаются в требуемых количествах. Топливные элементы могут быть применены во всех энергетических установках, потребителем которых являются электрические устройства.

В частности, следует выделить водород-воздушный топливный элемент (ВВТЭ). Данные топливные элементы работают по принципу обратного электролиза. Их рабочая температура довольно низкая (50–150 °С), а также КПД составляет 65%. За счет своих технологических параметров они обладают высокой мощностью, плавной регулировкой выходной нагрузки и быстрейшим включением в работу, в отличие от других существующие топливных элементов.

Конструкция ВВТЭ обычно состоит из двух электродов (анод и катод) и газонепроницаемого кислородо-проводящей. На один из электродов (анод) подается водород, а на второй (катод) атмосферный воздух (рис. 1). Через мембрану могут перемещается только протоны, электроны же не проходят через нее, впоследствии возникает разность потенциалов.

Между электродами ВВТЭ возникает электродвижущая сила (около 1 В), которая при подключении нагрузки провоцирует электрохимические процессы:

– регенерация кислорода на катоде;

– диффузия кислорода через протонообменную мембрану к аноду;

– взаимодействие кислорода с молекулами водорода и образованием электронов с водой.

Мощность водород-воздушного топливного элемента может составлять 1–50 кВт.

Для Цитирования:
Зиновьев С. С., Савинова В. В., Муратов А. В., Использование водородных источников энергии на тяговом железнодорожном транспорте. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2023;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: