На одном из закрытых предприятий Новоуральска сконструирован щелочной генератор, на базе которого создается новый тип электрического автомобильного двигателя. Топливом для генератора служит водород.
Удивили даже японцев
Эта разработка уральских инженеров уникальна. Как рассказал начальник конструкторского бюро предприятия Владимир Матренин, изделие уже защищено не одним десятком патентов.
- В России есть специалисты, которые могут на эту тему поговорить, например сотрудники Курчатовского научного центра. Но мы единственные практики, которые создали и установили этот двигатель, - говорит он. - В мире у нас есть только один конкурент - известная американская фирма.
Работать в этом направлении на предприятии начали в 1967 году. В 1971 году была создана водородно-кислородная энергогенерирующая система, названная электрохимическим генератором (ЭХГ) тока "Волна", предназначенная для орбитального корабля отечественной лунной программы. На предприятии даже наладили мелкосерийное производство "Волны" - всего изготовлено 192 таких генератора. В 1988 году была закончена разработка ЭХГ более высокого класса для многоразового транспортного космического корабля "Буран". Параллельно с разработкой с 1983 года началось производство опытно-промышленных образцов этого генератора, названного "Фотоном".
В последние годы инженеры-оборонщики занялись переделкой этого "космического" генератора для использования его в автомобильной промышленности. По договору с АвтоВАЗом "Фотон" модернизировали и установили на электромобиль. В опытной эксплуатации сейчас находятся две таких машины, оснащенных водородными двигателями. Они являются собственностью АвтоВАЗа, при них имеются мобильные заправочные станции.
- Эти автомобили - в какой-то мере наша гордость: ими даже хвастаются перед приезжающими иностранцами. При виде такого чуда глаза у японцев становятся круглыми, как у европейцев, - смеется Владимир Матренин.
Химия на колесах
Принцип работы генератора основан на сгорании водорода. Как попытались объяснить "для непосвященных" инженеры, имеется некая пластина, обладающая свойством пропускать протоны и не пропускать электроны, с каждой ее стороны - электроды. С одной стороны пластины подается водород, с другой - кислород. Катализатор, нанесенный на пластину, активизирует реакцию расщепления атомов водорода, при этом протоны проходят через пластину и, соединяясь с кислородом, дают воду. А электроны уходят в подсоединенную электрическую цепь.
Единственным продуктом, выделяющимся при этом, является вода, то есть процесс оказывается абсолютно чистым с точки зрения экологии. В результате получается электричество и тепло. Особенностью такого сжигания водорода является то, что его можно проводить при различных температурах.
В автомобиле "Антэл-1", собранном в 2001 году на базе пятидверной "Нивы", энергоустановка разместилась в багажнике, а системы управления, тяговый двигатель и стартовая аккумуляторная батарея - под капотом. По сравнению с базовой моделью масса автомобиля увеличилась на 250 килограммов. В усовершенствованной машине "Антэл-2" (базовой моделью послужила "Лада-111") все узлы и системы энергоустановки разместились под полом и в подкапотном пространстве. "Антэл-2" проезжает без подзарядки 350 километров (его "старший брат" - только 200). Система хранения и подачи водорода - это три сверхлегких и прочных баллона по 30 литров. Водород в них находится под давлением 400 атмосфер. Еще для второго "Антэла" разработан новый тяговый электродвигатель переменного тока максимальной мощностью 90 кВт. Его КПД более 90 процентов, а масса - всего 30 килограммов. (Для сравнения, электродвигатель "Антэл-1" имел показатели соответственно: 25 кВт, 75 процентов и 68 килограммов.)
С господдержкой обойдется дешевле
Конечно, пока автомобиль с водородным двигателем обходится очень дорого. Впрочем, уверены его создатели, дальнейшее усовершенствование и серийное производство могут снизить себестоимость машины на порядок. Есть, правда, и другая проблема - это топливный вопрос, и ее необходимо будет решать, если автомобили с водородным двигателем станут более или менее массовым явлением.
Вообще-то, говорят специалисты предприятия, поставить такой мотор на автомобиль, изначально выпущенный с двигателем внутреннего сгорания, практически невозможно. Нужно перекраивать абсолютно все: по сути, останутся только колеса. Так что создание "автомобиля будущего" должно вестись по многим направлениям, и работа эта очень затратна. Что касается генератора, по расчетам новоуральцев, необходимая для перехода к мелкосерийному производству сумма составляет примерно 400 миллионов рублей.
- Мы считаем, что с научной частью нам должно помочь государство в рамках национальной программы: заявку на участие мы уже подали, - говорит начальник конструкторского бюро. - Мы сотрудничаем с государственной корпорацией "Ростехнологии" и РАО "ЕЭС России". Ежегодно правительством России выделяется пять миллиардов рублей на развитие наукоемкой промышленности, но обидно, что лишь 20 миллионов из этой суммы доходит до регионов.