Domanda:
Il gas idrogeno può essere una fonte di combustibile alternativa per un motore a turbina a gas?
cat
2019-02-02 12:55:13 UTC
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Desidero ricercare una fonte di carburante alternativa per un aereo commerciale che ridurrà i costi dei voli.

L'idrogeno gassoso verrà acceso nella camera di combustione e produrrà una spinta sufficiente per alimentare l'aereo per volare? Per quanto riguarda il problema che le persone avevano affermato prima per lo stoccaggio dei gas in un serbatoio di gas ad alta pressione, si può ridurre un aumento del peso dell'aereo sostituendo il serbatoio con l'utilizzo di un generatore di idrogeno invece di un intero serbatoio ingombrante che peserà di più?

Utilizzando un generatore che converte l'acqua in idrogeno gassoso, possiamo semplicemente utilizzare l'acqua come principale fonte di combustibile che è più efficiente in termini di costi?

In una fiamma di gas idrogeno puro, che brucia nell'aria l'idrogeno (H 2 ) reagisce con l'ossigeno (O 2 ) per formare acqua (H 2 O) e rilascia energia. Se condotta in aria atmosferica invece che in ossigeno puro, come avviene di solito, la combustione dell'idrogeno può produrre piccole quantità di ossidi di azoto, insieme al vapore acqueo.

La tua energia per dividere l'H2O deve ancora venire da qualche parte. Quindi, devi ancora immagazzinare qualcosa che ti fornirà quell'energia. Poi c'è il problema se convertire quell'energia immagazzinata in una forma utile per dividere H2O sia l'uso più efficiente di quell'energia, o se può essere convertita in spinta in un altro modo più efficiente, piuttosto che usarla per generare idrogeno che brucerai. In generale, il processo che hai descritto ha un'efficienza significativamente inferiore rispetto ad altre possibilità.
@Makyen +1 Questo è anche noto come Nessun pranzo gratuito o Secondo principio della termodinamica.
"* Utilizzando un generatore che converte l'acqua in gas idrogeno *": Come [L'acqua è un possibile carburante per motori a reazione?] (Https://aviation.stackexchange.com/q/43891/3201). L'altra domanda ha ottenuto un punteggio di -4, la tua +5, è divertente. La combustione di un kg di carburante crea 42 MJ. Per fare lo stesso con l'acqua servono 3,5 kg di acqua, ma anche più di 42 MJ di energia per estrarre i 350 g di idrogeno che contengono e bruciarli ([fonte] (https://aviation.stackexchange.com/a/ 43893/3201)). Questo non è un buon affare (né per il risparmio di massa né per il risparmio energetico).
Se _ "vuoi fare una ricerca per una fonte di carburante alternativa per un aereo commerciale che riduca il costo dei voli" _, ti consiglio caldamente di seguire uno o due corsi universitari in Termodinamica. Nessuno ha mai sconfitto la _Seconda Legge della Termodinamica_.
Se hai un generatore magico che converte l'acqua in idrogeno gratuitamente, perché non andare fino in fondo e usarne uno che prenda acqua e CO2 (dall'atmosfera) e li converte comodamente in carburante per aerei?
@mins: In tutta franchezza, quello ha ancora più errori fondamentali (acqua di mare ?!) mentre questo ha almeno un titolo sensato.
@Flydog57: "* Nessuno ha mai sconfitto la Seconda Legge della Termodinamica *" non significa che non abbiamo alcuni apparentemente [contro esperimenti] (http://exvacuo.free.fr/div/Sciences/Dossiers/Thermo/Challenges % 20to% 20The% 20Second% 20Law% 20of% 20Thermodynamics.pdf) non possiamo ancora spiegare.
Ho sempre pensato alle tre leggi in questo modo: non puoi vincere. Non puoi andare in pari. Non puoi uscire dal gioco!
@CrossRoads, stai elencando le "leggi del poker all'inferno". (p.27 del libro linkato nel commento che precede il tuo). In alternativa alcuni dicono "Non ci sono frigoriferi perfetti" o "Le situazioni tendono a progredire di male in peggio" (ibid.). Come nota l'autore, ci sono non meno di 21 formulazioni (serie) della seconda legge della termodinamica più o meno compatibili, e contando ...
Frode @mins, errori sperimentali, input esterno di energia mancato dagli sperimentatori. questi 3 spiegano ogni singolo meccanismo di "moto perpetuo" e "energia libera" là fuori.
@jwenting: Non sarei così affermativo. Conosco storie di moto perpetuo laico e simili sono a priori ridicoli. ma la fisica è ancora un dominio molto parzialmente compreso (diciamo che il 5% o il 10% è attualmente teorizzato in modo soddisfacente), al punto che gli scienziati hanno dovuto inventare una "[materia oscura] (https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter) "che è da molti punti di vista sorprendente quanto il moto perpetuo laico (85% dell'universo fatto di qualcosa di sconosciuto ad oggi, non possiamo interagire, ma è necessario per spiegare lo spostamento verso il rosso della galassia e la caduta libera di Newton).
@mins avendo una laurea in fisica, sono più fiducioso nella validità delle leggi della termodinamica di quanto tu forse. Per quanto riguarda la materia oscura, questo è effettivamente un segnaposto per cose non ancora comprese ed è ben inteso essere proprio questo.
@jwenting: Se ricordi, Einstein era un fervente oppositore (per non dire di più) alle idee di Copenaghen come la dualità onda-particella o l'incertezza, e si sbagliava, e Bohr e Heisenberg avevano ragione.
@mins all'epoca erano concetti nuovi e poco conosciuti e si discuteva molto su ciò che stava realmente accadendo. Le leggi della termodinamica sono piuttosto meglio stabilite ...
Dieci risposte:
#1
+36
Peter Kämpf
2019-02-02 17:50:57 UTC
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Sì, ed è stato dimostrato 30 anni fa su Tupolev 15 5 . Questa è / era una versione alimentata a idrogeno del tri-jet russo Tu-154B. Ne è stato costruito solo uno e da allora è stato ritirato dopo aver dimostrato l'uso dell'idrogeno liquido in 5 voli sperimentali. In totale, il Tu-155 ha effettuato circa 100 voli con diversi combustibili, tra cui idrogeno e gas naturale liquefatto.

Tu-155 (top), cut-out (center) and layout (bottom)

Tu-155 (in alto), ritaglio (al centro) e layout (in basso). Fonte: https://www.aviaru.net/pr/?id=11633

L'idrogeno è effettivamente migliore per un motore a reazione: è gassoso al normale temperatura, quindi non vi è alcun ritardo per la fase di evaporazione come per i combustibili liquidi prima che la miscelazione e la combustione possano iniziare. Inoltre, l'idrogeno brucia in un'ampia varietà di rapporti di miscelazione con l'ossigeno, quindi lo spegnimento delle fiamme è molto meno probabile, rendendo possibile una camera di combustione più piccola.

Gli svantaggi, ovviamente, sono lo stoccaggio e le piccole dimensioni molecolari dell'idrogeno. È molto difficile da contenere e necessita di grandi volumi per immagazzinare una data quantità di energia chimica. Lo stoccaggio pressurizzato a 200 bar contiene solo 18 kg / m³ o 45 volte meno del cherosene. Con 142 MJ / kg, l'idrogeno contiene una quantità di energia chimica tre volte superiore al cherosene, ma l'efficienza volumetrica del cherosene è ancora migliore di un fattore 13,3.

Lo stoccaggio criogenico scambia la pressione con la bassa temperatura: inferiore a 33 K e al di sopra di 13 bar l'idrogeno diventa un liquido e la densità di stoccaggio aumenta fino a 30 kg / m³. Tuttavia, lo stoccaggio dell'idrogeno criogenico richiede 4 volte il volume della stessa quantità di energia immagazzinata come il cherosene, più l'isolamento e l'energia per raffreddarlo e comprimerlo.

Hanno usato il Tu154 perché il suo centro di gravità è molto a poppa, poiché i motori sono a poppa. Devono posizionare il serbatoio dell'idrogeno al centro di gravità (in modo che il consumo di carburante non influisca sull'assetto). Con il Tu154 CG che si trovava così a poppa, consentiva uno spazio in cabina singola invece di due mezze cabine a prua e a poppa del serbatoio, il che sarebbe stato un gran casino.
L'evaporazione del cherosene è un completo non problema alla temperatura dell'aria in uscita dal compressore. Il problema con i combustibili liquidi è ** atomizzazione **. Cioè, ottenere uno spruzzo sottile di piccole goccioline. Quando gli ugelli del carburante si sporcano di depositi, il ventaglio di spruzzatura può deteriorarsi.
@Harper: Giusto, e un tipo più piccolo come il Tu-134 avrebbe un'efficienza volumetrica inferiore, quindi quello più grande offriva la scelta migliore. Anche un Il-62 avrebbe funzionato.
@Penguin: Grazie per aver trovato la parola migliore; Ero meno preoccupato per il riscaldamento stesso che per il ritardo che provoca. La dimensione delle goccioline è già piccola quando il carburante viene iniettato ad alta pressione attraverso molti ugelli fini, ma finché tutta la gocciolina non è evaporata, la miscela viaggia per una certa distanza a valle all'interno della camera di combustione. E anche il carburante gassoso viene atomizzato.
Re * "lo stoccaggio criogenico dell'idrogeno ha bisogno di 8 volte il volume della stessa quantità di energia immagazzinata come il cherosene" *: come sei arrivato a 8 volte? La [densità energetica del carburante per jet è 3,7 volte quella dell'idrogeno liquido] (https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density#Energy_densities_of_common_energy_storage_materials) (37 MJ / l contro 10 MJ / l)
L'immagine ritagliata è molto piccola (nessuna lamentela, probabilmente l'unica disponibile), ma sembra che la maggior parte dell'abitacolo sia occupata da macchinari e deposito, lasciando _molto_ poco spazio per il carico, autocaricante o altro. Pertanto, mentre alimentare l'aereo può essere più efficiente, pilotarlo da un posto all'altro diventa inutile, tranne che per guadagnare ore per i piloti. Va bene, ma non interesserà molto i vettori commerciali di alcun tipo.
@FreeMan: Il 155 era un aereo da ricerca e la versione di produzione sarebbe stata il Tu-156. Era pieno di strumentazione e non era mai destinato al servizio delle entrate. Nella 156 rimarrebbe solo il grande serbatoio blu. Per quanto riguarda le immagini: Hai ragione, sono terribilmente piccole, ma non ho trovato una versione più grande che è stata accettata da Imgur.
Grazie @PeterMortensen: per averlo fatto notare! Dovrei ricontrollare le mie fonti.
@PeterKämpf - punti ben interpretati. Tuttavia, quel grande serbatoio blu occupa ancora molto spazio per le entrate, lasciando lo spazio all'interno delle ali sostanzialmente inutile.
@FreeMan: Non potrebbe essere più d'accordo. Penso ancora che il futuro dell'aviazione civile sia nei combustibili sintetici prodotti dall'anidride carbonica [idrogenante] (https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogenation) utilizzando l'energia solare. Come fanno le piante. Se solo i deserti di questo mondo fossero politicamente più stabili ...
@PeterKämpf eh ... per tutto il rumore che è stato fatto ultimamente, il sud-ovest americano non è poi così male, e da quello che ho sentito, c'è una grossa fetta del centro dell'Australia che non va bene per molto oltre a guidare attraverso per dire di sì. :)
@PeterKämpf sai cosa è successo al Tu-156? si è fermato solo per la caduta dell'unione sovietica o non si può procedere alla produzione per altri motivi o limitazioni?
@cat: Non ho informazioni privilegiate. Penso che la ragione principale sia davvero la caduta dell'Unione Sovietica, che ha visto tutti gli uffici di progettazione aeronautica russi (e ucraini) entrare in un periodo buio. Tuttavia, mentre [alcuni progetti] (https://en.wikipedia.org/wiki/Sukhoi_Su-27) erano abbastanza buoni per resistere a quella tempesta, il Tu-156 non ha mostrato alcuna promessa commerciale e non ha potuto garantire alcun finanziamento privato. In un certo senso, questa sarebbe l'altra limitazione.
@cat semplicemente non è economico. La portata si riduce, lo spazio in cabina diminuisce e ora è necessario disporre di importanti strutture di stoccaggio per i combustibili criogenici negli aeroporti e altrove. E poiché devi trasportarlo all'aeroporto in forma criogenica, faresti meglio a farlo lì, ovvero un impianto di produzione in ogni aeroporto, utilizzando elettricità, aria e gas naturale come input e producendo gas idrogeno e anidride carbonica (sì, è così che si produce idrogeno gassoso alla rinfusa, l'elettrolisi dell'acqua è troppo inefficiente).
#2
+14
Hobbes
2019-02-02 20:08:23 UTC
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Usare l'acqua come vettore e suddividerla a bordo in idrogeno e ossigeno non è un punto di partenza. L ' elettrolisi richiede grandi quantità di energia elettrica, quindi invece della sola acqua è necessario trasportare acqua e batterie (grandi, pesanti). Se usi le batterie, è meglio usare solo motori elettrici per azionare le turbine, sarebbe più leggero di una configurazione di elettrolisi.

Lo stoccaggio dell'idrogeno ha lo stesso problema delle batterie: le batterie immagazzinano molta meno energia per kg, l'idrogeno immagazzina molta meno energia per m 3 rispetto al carburante per aerei.

L'idrogeno richiede anche serbatoi pesanti ad alta pressione.

Un'alternativa migliore sarebbe convertire l'idrogeno e il monossido di carbonio in combustibile liquido a terra (utilizzando il processo Fischer-Tropsch) e bruciarli nei motori.

Oggetto: * "Lo stoccaggio dell'idrogeno ha lo stesso problema delle batterie: entrambi immagazzinano molta meno energia per kg rispetto al carburante per aviogetti *. No, non è vero. Per kg [l'idrogeno ha 3,3 volte più energia] (https: //en.wikipedia .org / wiki / Energy_density # Energy_densities_of_common_energy_storage_materials) (142 MJ / kg per l'idrogeno e 43 MJ / kg per il carburante per aviogetti) (Per volume è una storia diversa, 10 MJ / le 37 MJ / l, rispettivamente).
Sì, intendevo per volume per l'idrogeno.
@Hobbes come hai affermato _ "è meglio usare solo motori elettrici per azionare le turbine." _ Esiste effettivamente un motore abbastanza potente da produrre la coppia e la velocità necessarie per far girare la turbina pesante? Non sto cercando di sembrare meschino o sarcastico, sono solo molto curioso della tua affermazione e voglio sinceramente sapere se tale motore esiste. grazie per la tua risposta btw
I motori elettrici producono [fino a 10 kW / kg] (https://en.wikipedia.org/wiki/Power-to-weight_ratio#Electric_motors/Electromotive_generators), quindi 3,5 tonnellate per produrre 35 MW (che è nella gamma di quanto hai bisogno di un grande aereo di linea). Dovrai aggiungere un ventilatore a quello, cappottatura ecc. Ma (e questo mi sorprende) 10 kW / kg è buono come un moderno turbofan.
#3
+11
Meatball Princess
2019-02-02 16:13:32 UTC
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L'idrogeno funziona perfettamente sui razzi. Tuttavia "benissimo" sui razzi non significa che sia pratico su un aereo.

L'unico modo in cui puoi utilizzare $ \ mathrm {H} _2 $ lo sta memorizzando criogenicamente . Questo perché $ \ mathrm {H} _2 $ diventa supercritico a $ - 240 \, {} ^ \ circ \ mathrm {C} $ , e non importa quanto lo spremerai oltre questa temperatura si rifiuterebbe di liquefarsi e quindi rimarrà un fluido a bassa densità numerica. Certo, potresti immagazzinarlo come un fluido supercritico, ma ciò richiederebbe un recipiente a pressione incredibilmente pesante.

Se accetti di dover memorizzare $ \ mathrm {H} _2 $ criogenicamente, dai un'occhiata a questo. Quali sono le tue probabilità di portare tutto questo hardware a bordo di un aereo e avere ancora un carico utile utilizzabile?

I tuoi problemi non finiscono qui. Per bruciare $ \ mathrm {H} _2 $ come carburante, devi spostarlo fuori dal serbatoio e nel motore. E per farlo, devi usare una sorta di pompa, e una pompa deve avere alcune parti mobili che sono immerse nel liquido che dovrebbe pompare. E qui arriva il problema: stai pompando un liquido che bolle a $ - 240 \, {} ^ \ circ \ mathrm {C} $ , e anche la più piccola imperfezione superficiale, la più piccola bava, il più piccolo segno di lavorazione, le più piccole scanalature e le depressioni sulla superficie della pompa in movimento immersa creano minuscoli vortici superficiali, e questi vortici riscaldano il liquido $ \ mathrm {H} _2 $ vicino alla superficie della parte in modo che bolle, formando bolle, che si fondono, si dividono e collassano migliaia di volte al secondo, ei minuscoli impulsi di pressione emessi da questi eventi impattano sulle parti mobili della pompa già estremamente fredde e quindi fragili, scheggiandola quasi istantaneamente e dopo aver scheggiato il la pompa danneggiata mescolerà l'intero flusso di liquido $ \ mathrm {H} _2 $ a ebollizione violenta e si spegnerà da solo.

Liquido $ \ mathrm {H} _2 $ è il più diffi carburante di culto da maneggiare, e persino i razzi se ne allontanano quando possibile. Una cosa è usarlo su qualcosa che dura solo poche centinaia di secondi, un altro su qualcosa che dura decine di migliaia di ore.

EDIT: Mi ero quasi dimenticato. L'idrogeno, essendo la sua molecola così piccola , si diffonde come un matto, anche all'interno degli oggetti "solidi" ad occhio nudo come acciaio, titanio, rame e alluminio. Quindi tutte le parti metalliche sono inevitabilmente impregnate di idrogeno con l'uso e formano idruri con esso, facendone diminuire la forza. Quindi buona fortuna con l'intero sistema di alimentazione! L'intero aereo sarà una bomba a orologeria letterale.

Se l'LH2 è un tale problema da pompare, perché non farlo bollire e poi viaggiare ai motori come gas?
@StephenS è un'idea interessante perché la transizione di fase è accompagnata da un aumento della pressione e non è necessaria una pompa. Tuttavia farebbe ancora molto freddo con tutti i problemi che comporta.
@meatball-princess c'è un'altra opzione. Puoi usare le forze elettrostatiche di altri atomi per legare l'idrogeno in catene. C'è una classe di questi che funziona abbastanza bene: _idrocarburi_. Ma basta essere un furbo - grazie per le informazioni sul bollore, è affascinante!
-1
Per tua informazione, le auto a idrogeno utilizzano idrogeno gassoso
@Antzi sì, lo fanno. Sono anche solo automobili, con una piccola richiesta di potenza, coppia e quindi portata massica di carburante e aria. Possono permettersi di essere pesanti e inefficienti. Il carburante a idrogeno criogenico della BMW serie 7 a idrogeno sarà * sparito * in 2 settimane! "Guida come una macchina, mastica il portafoglio come uno * space shuttle *.", Questo sarebbe stato il mio slogan. Tutte le linee dell'idrogeno delle auto a idrogeno richiedono un'attenzione speciale e ispezioni frequenti.
@MeatballPrincess Un'auto viene rifornita una volta alla settimana o due; un aereo di linea viene rifornito prima di ogni volo, quindi deve mantenere il carburante contenuto solo per poche * ore *.
@MeatballPrincess Questo non è vero per le frequenti ispezioni e perdite di diffusione. Lo stoccaggio di idrogeno gassoso ad alta pressione a lungo termine funziona perfettamente. Le attuali auto a celle a combustibile sul mercato non richiedono frequenti ispezioni delle linee.
Penso che le probabilità che gli aerei possano trasportare "tutto quell'hardware" siano vicine al 100%. Il resto dell'aereo è hardware, sai, i motori sono hardware, i sistemi di carburante a cherosene sono hardware, i sistemi di controllo del volo sono hardware, perché pensi che gli aerei non possano trasportare molto hardware?
Inoltre non credo che tu sappia cosa significa "letterale".
@rsjaffe sì, le celle a combustibile a idrogeno vanno bene. ma stiamo parlando di un * aeroplano * che necessita di ~ 3 libbre di idrogeno * al secondo *.
@immibis Sono abbastanza sicuro che una bomba a orologeria letterale sia una bomba a orologeria letterale. una bomba a orologeria letterale è un dispositivo che, dopo un periodo il più delle volte all'insaputa dei poveri uomini che si trovano nelle sue vicinanze, esplode, uccidendo tutti e tutto.
L'ultima parte sembra essere una banalità. Quindi non puoi usare alcuni metalli? Usa i compositi, quindi. Hai bisogno di molto idrogeno al secondo? _Buono_. La perdita cresce solo con il raggio di un tubo, mentre la portata cresce con il quadrato del raggio.
@MeatballPrincess Emette un ticchettio a intervalli regolari?
La perdita di @MSalters LH2 è il peggior incubo, specialmente in uno spazio chiuso, ad es. il vano meccanico di un aeroplano. L'H2 nell'aria è * infiammabile dal 4% al 75% *, * esplosivo dal 18% al 60% *, la fiamma dell'idrogeno è debole nello spettro della luce visibile ma estremamente calda, l'idrogeno è inodore, l'idrogeno è il gas più leggero quindi ha una velocità di diffusione pazzesca che forma una miscela esplosiva perfetta con l'aria ambiente in pochissimo tempo, LH2 ha quasi zero viscosità quindi anche la più piccola crepa non può nascondersi da essa, LH2 è inferiore a 240 gradi Celsius, quindi è probabile che il composito sia congelato in una sostanza simile a un biscotto .
-1
#4
+7
Therac
2019-02-02 15:14:26 UTC
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L'idrogeno funziona perfettamente come carburante per turbine e lo fa nelle turbopompe di lancio nello spazio. Il raggiungimento della piena efficienza, potenza e durata del motore con l'idrogeno richiederà ovviamente modifiche a un motore preesistente.

Dal punto di vista ambientale, l'H2 normalmente brucia più caldo degli idrocarburi, il che produce più N2O, ma la combustione le temperature possono essere regolate e devono corrispondere alle specifiche di durata della turbina.

Il problema è lo stoccaggio. Tutti i generatori basati sullo stoccaggio di idrogeno in liquidi / solidi a temperatura ambiente condividono il problema di rapporti netti: tara notevolmente peggiori rispetto ai serbatoi di idrogeno liquido. L'LH2 aggiunge costi e manutenzione con la criogenia ed è ancora inferiore alla densità energetica degli idrocarburi.

Non è possibile ottenere energia netta estraendo H2 dall'acqua, poiché consuma tutta la stessa energia prodotta dall'H2 nella combustione , più le perdite. L'energia non può essere creata, ma solo convertita. Per creare calore per azionare il motore, l'energia deve essere persa altrove. In questo caso si perde nell'unire due sostanze chimiche, che immagazzinano energia potenziale (combustibilità) nel loro stato di separazione.

Se a bordo avevi una fonte di energia diversa (in realtà un convertitore di energia), ad es. nucleare, potresti usare la sua uscita per azionare l'aereo senza bisogno di combustione.

Re * "è ancora al di sotto della densità energetica degli idrocarburi" *: in volume sì, ma non in massa (sebbene energia tecnicamente specifica). L'idrogeno ha 142 MJ / kg mentre il carburante per aviogetti ha 43 MJ / kg (sì, 3,3 volte di più). Per volume è rispettivamente 10 MJ / le 37 MJ / l.
@PeterMortensen Vero, stavo affrontando la densità volumetrica. Per quanto riguarda la gravimetria, dovresti confrontare interi sistemi completi di stoccaggio, isolamento e volume extra della fusoliera per ottenere una stima pratica degli effetti.
#5
+6
Harper - Reinstate Monica
2019-02-03 13:14:27 UTC
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Il tuo piano è quello di non immagazzinare l'idrogeno, ma di generare l'idrogeno in volo.

Il problema è che generare idrogeno in volo è ancora più complicato che immagazzinarlo. I componenti chimici che combini per produrre l'idrogeno sono molto, molto più pesanti dell'idrogeno stesso (non è una sorpresa poiché l'idrogeno è di gran lunga l'atomo più leggero) ... ed entrambi più pesanti e più costosi che ottenere lo stesso energia dal carburante petrolifero.

Inoltre, tornando a terra, dovresti spendere energia per creare i componenti chimici (per "caricarli") richiederebbe elettricità o calore, il che richiederebbe la combustione di altri carburante, grazie all'efficienza ancora una volta molto più carburante di quanto l'aereo sia in grado di sfruttare.

Se la motivazione della politica pubblica è ridurre il carburante speso dagli aeroplani, il modo più ecologico per farlo è efficace ad alta velocità -sistemi ferroviari. Il centro di Londra al centro di Parigi è così accatastato a favore della ferrovia che non riesco a credere che ci siano voli aerei. La ferrovia ad alta velocità alimenta direttamente l'elettricità, sfruttando in modo efficiente le fonti elettriche verdi come l'eolico o il solare.

In alternativa, trova dei modi per sintetizzare in modo pulito gli idrocarburi invece di scavarli.
Possiamo creare carburante per jet da idrogeno e anidride carbonica, nel [processo Fisher-Tropsch] (https://en.wikipedia.org/wiki/Fischer%E2%80%93Tropsch_process). Tuttavia, è molto inefficiente. Fino a quando la stragrande maggioranza dell'elettricità mondiale non sarà prodotta da fonti rinnovabili o nucleari, è improbabile che gli idrocarburi prodotti artificialmente vengano utilizzati per il carburante per aerei
@CSM: Carbon _monoxide_, in realtà. Ma sono d'accordo con la premessa. I biocarburanti sono molto più facili da produrre e le piante sono piuttosto brave a trasformare l'anidride carbonica in idrocarburi.
#6
+3
Robert DiGiovanni
2019-02-03 22:55:13 UTC
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Potrebbe risultare che l'idrogeno compresso sarà eccellente per strutture fisse in cui il volume di stoccaggio non è un problema così grande. Trasporti come camion o aerei preferiscono maggiori densità di energia, o combustibili liquidi. Le applicazioni esotiche nella missilistica favoriscono l'impulso specifico più elevato per grammo di idrogeno rispetto all'idrocarburo (più legami da ossidare per unità di peso).

Sorprendentemente, la conversione dell'acqua in idrogeno può rendere più facile il trasporto dell'acqua su lunghe distanze come gas convertibile piuttosto che il pompaggio ad alta intensità energetica e / o la costruzione di canali. Un oleodotto dell'idrogeno da 5 psi attraverserà qualsiasi catena montuosa e, alla sua destinazione, fornirà sia combustibile per riscaldamento / elettricità sia un gallone di acqua per ogni libbra di idrogeno bruciato.

Tuttavia, problemi di volume ed estremamente il basso punto di ebollizione può limitare le sue applicazioni per il trasporto su larga scala. Il gas naturale liquido potrebbe essere una scommessa migliore.

"Il gas naturale liquido potrebbe essere una scommessa migliore". - I nuclei dei motori a reazione sono già alimentati a gas naturale senza modifiche significative, per il pompaggio del gasdotto. E corrono felicemente ininterrottamente e senza manutenzione per mesi consecutivi, in luoghi come l'Alaska che sono inaccessibili in inverno.
Sì, ma tali condutture avrebbero la capacità per la quantità richiesta di acqua (equivalente)? (A cosa servirebbe l'acqua? Acqua del rubinetto? Irrigazione? Pepsi Cola?)
La mia applicazione è il sud-ovest americano. L'acqua sarebbe per l'irrigazione e per uso domestico.
Convertire l'acqua in idrogeno sembra un metodo molto simile a quello di Rube Goldberg. L'efficienza di conversione è dell'ordine del 50%, le perdite di pompaggio dovrebbero essere enormi affinché la conversione sia più efficiente.
@Hobbes sì, ma è meglio che lasciare un mulino a vento inattivo quando la domanda della rete elettrica è bassa. È una forma di accumulo di energia, che consente alle società elettriche di progettare per il carico di picco (più mulini a vento) piuttosto che per la media. L'H2 va direttamente sul gasdotto. Nel sud-ovest, l'acqua è preziosa.
Ah sì, certo. Tuttavia, dovresti ancora affrontare l'infragilimento da idrogeno dei tubi.
Dovremo metterci a lavorare sulle linee, immagino. Controllerò con la gente del gas naturale e vedrò cosa stanno facendo.
#7
+2
David Richerby
2019-02-04 21:29:07 UTC
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Utilizzando un generatore che converte l'acqua in idrogeno gassoso, possiamo semplicemente utilizzare l'acqua come principale fonte di combustibile, il che è più efficiente in termini di costi?

NO!

La divisione dell'acqua in idrogeno e ossigeno, eseguita con un'efficienza del 100%, richiede esattamente la stessa energia che si ottiene dalla combustione dell'idrogeno nell'ossigeno, con un'efficienza del 100%. Da dove prendi tutta quell'energia per dividere l'acqua? Il tuo aereo sarebbe più leggero se usassi direttamente quella fonte di energia per azionare l'aereo e non perdessi tempo a convertire l'acqua in idrogeno e ossigeno e poi di nuovo in acqua.

In realtà, non ne hai 100 % di efficienza, quindi l'attrezzatura acqua-idrogeno e ossigeno-acqua non è solo un peso morto: è il peso che consuma attivamente parte della tua energia.

#8
+1
Tony Cooke
2019-02-03 18:10:57 UTC
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Google "rapporto finale crioplano" o semplicemente crioplano per una risposta completa. I jet liner che utilizzano idrogeno criogenico sono fattibili ma non saranno economici a meno che l'idrogeno non diventi molto economico. Potrebbe farlo poiché le fonti di energia rinnovabile come il vento e il solare potrebbero generare idrogeno per elettrolisi quando la loro produzione di elettricità è maggiore della richiesta nel tempo.

#9
+1
Urquiola
2019-02-09 00:44:16 UTC
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Immagino che il primo aereo che vola con una turbina, l'Heinkel-178, con la turbina di Hans Joachim Pabst von Ohain, brevetto US2256198, inventore dichiarato M Hahn, abbia fatto testare il motore a reazione con l'idrogeno come carburante, il problema con l'idrogeno potrebbe essere l'archiviazione. www.SAE.org contiene documenti sull'idrogeno come carburante per autotrazione, non è necessario essere membri per l'acquisto.

#10
-1
Jason Switkes
2019-05-06 21:37:18 UTC
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Mi chiedevo la stessa cosa. Ecco la mia idea. Prima del volo, usa l'elettrolisi per ottenere molto idrogeno dall'acqua. Quindi comprimi l'idrogeno in un contenitore più piccolo perché è un gas, quindi puoi farlo. Usalo come carburante per il motore invece dell'acqua e usa l'ossigeno nell'aria per combinarlo con l'idrogeno.

Quindi faresti aspirare aria al tuo motore, combinalo con l'idrogeno, usa un un po 'di elettricità per accenderlo con una scintilla o qualcosa del genere, quindi sparargli dal retro del motore.

Inoltre non ho mai fatto nulla con i motori a reazione, quindi non ho idea se funzionerebbe.

Questo è stato effettivamente provato, vedi la risposta di Peter Kämpf.
La tua descrizione di un motore a reazione suona più come un motore a razzo. Anche quello che ha detto Hobbes.


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