В 60-х годах некоторые фирмы США и шведская АСЭА интен­сивно занимались разработкой ЭУ с ЭХГ для подводных лодок. При этом значительное внимание уделялось системам хранения реа­гентов. В частности, разрабатывались системы с получением водо­рода путем термокаталитического разложения аммиака и конверсии водяным паром метанола. Работы названных фирм были прекраще­ны, видимо, из-за несовершенства имевшихся ЭХГ.

Публикации, появившиеся в 1971 г., касаются работ фирмы «Пратт энд Уитни» [1.6]. Эта фирма на базе своих разработок для космоса после подготовительных исследований на маломощных ма­кетах ЭХГ с щелочным электролитом приступила к выполнению за­каза на создание ЭУ из трех батарей ЭХГ по 20 кВт для глубоко­водных аппаратов — исследовательской подводной лодки и судна технической помощи. Было намечено вначале построить и испытать одну батарею ЭХГ с баллонной системой хранения кислорода. Энер­гоемкость ЭУ 250 кВт-ч, масса 195 кг (9,75 кг/кВт).

Работы по ЭХГ для самодвижущихся подводных аппаратов по­мимо их прямого назначения могут быть использованы при созда­нии любых других установок, изолированных от атмосферы, в том числе резервных.

В последние годы привлекает внимание применение маломощ­ных ЭХГ в качестве ЭУ для различных морских буев — гидрофизи­ческих, акустических и пр. Мощность этих ЭУ от 5 до 80 Вт, тре­буемое время действия без выполнения запаса реагентов — макси­мально возможное (месяцы). Проектируемые системы хранения реагентов — баллонные, а также системы с получением водорода и кислорода из их соединений (гидридов, перекисей). Сведений о практическом осуществлении этих проектов нет.

1.3.1. Транспортные и передвижные ЭХГ

Попытки создания транспортных и маломощных передвижных ЭХГ начались уже иа ранних стадиях его разработки.

В демонстрационных целях были оборудованы ЭХГ трактор (фирма «Аллнс-Чалмерс»), мотоколяска, грузовой подъемник. Че­тырьмя фирмами были построены экспериментальные электромобили (два па гидразине).

Фургонный электромобиль «Электровэн» фирм «Юнион карбайд» и «Дженерал моторе» (1966—1967 гг.) имел водородно-кислородный ЭХГ номинальной мощностью 32 кВт и максимальной кратковре­менной 160 кВт.

Криогенная система хранения реагентов должна была по рас­чету обеспечить разовый пробег до 240 км. Была построена и испытана имитационная ЭУ и проведены испытания электромобиля на динамометрическом стенде. Пуск установки занимал 2—5 ч, ос­тановка около 30 мин.

Шагом вперед явился четырехместный легковой электромобиль фирмы «Юнион карбайд» [1.7]. Он был оборудован водородно­воздушным ЭХГ мощностью 6 кВт и буферным аккумулятором, имевшим емкость 4 кВт-ч. Водород хранился в баллонах и обеспе­чивал пробег до 320 км при скорости 56—64 км/ч. Время пуска установки составляло 2 мин. Электромобиль успешно прошел дли­тельные дорожные испытания.

Все перечисленные работы не получили дальнейшего развития. Тем не менее электромобиль с водородно-воздушным ЭХГ благо­даря отсутствию вредных выбросов и высокой экономичности при переменных режимах движения остается одним из наиболее перспек­тивных средств городского транспорта.

Для элсктромобильных и других ЭХГ, работающих в городских условиях, благоприятным фактором является возможность центра­лизованного снабжения водородом промышленной выработки.

Значительно сложней решается вопрос об обеспечении водоро­дом передвижных ЭХГ. Последние представляют интерес прежде всего для военной техники как источники энергопитания полевых средств связи, радиолокации и пр.

Требование максимальной автономности и перспектива массово­го применения этих ЭХГ делают желательным для них хранение водорода в форме его дешевых химических соединений — аммиака, метанола, жидких нефтепродуктов.

Переработка этих топлив па газы, содержащие свободный во­дород, в большинстве случаев производится в каталитических реак­торах при нагреве до нескольких сотен градусов Цельсия. Для ЭХГ с щелочным электролитом водород должен быть отделен от приме­сей во избежание уже упоминавшейся карбонизации электролита.

Несмотря на такие усложнения, за последние 15 лет в ряде стран были разработаны ЭУ, имевшие в своем составе ЭХГ мощ­ностью от 0,05 до 5 кВт со щелочным электролитом.

Помимо отсутствия ЭХГ, пригодных для массовой эксплуата­ции в полевых условиях, для вариантов на метаноле и аммиаке противопоказанием, несомненно, явилась необходимость организа­ции специальной сети снабжения этими продуктами. К тому же они токсичны и химически агрессивны.

В вариантах с использованием жидких нефтепродуктов (бензин, керосин) встретились чисто технические трудности. Взятый из про­мышленной практики процесс каталитической конверсии топлива во­дяным паром на базе стандартных нефтяных жидких топлив, пред­ставляющих собой смеси индивидуальных углеводородов различного состава и молекулярной массы, надежно не осуществляется. При этом требуется большой расход очищенной воды (в 4—6 раз боль­ше расхода топлива), использование которой сильно усложняет эксплуатацию, особенно зимой. Такая ЭУ в целом получается чрез­мерно сложной и дорогой для маломощного агрегата.

Последние публикации об этих установках относятся к 1968 г. Судя по всему, до их практического внедрения дело нигде не до­шло, хотя, по фирменным данным, КПД газификации достигал 70%, а общий КПД ЭУ —35-37%.

Фирма «Пратт энд Уитни», разработавшая ЭУ мощностью 0,5 и 3,75 кВт, использовала затем полученный опыт при создании ста­ционарных агрегатов мощностью 12,5 кВт с конверсией природно­го газа.

Та же фирма (ныне — «Юнайтед текнолоджиз») в 1972—1973 гг. опубликовала сведения о передвижной ЭУ мощностью 1,5 кВт с термокаталитическим разложением топлива типа керосина на во­дород и углерод, т. е. без применения воды. Газификатор — перио­дического действия, в котором накопившаяся на катализаторе сажа выжигается путем продувки воздухом, после чего в газификатор вновь подаются пары топлива.

Получаемый газ с содержанием водорода около 90% после очистки от сернистых соединений и охлаждения используется в во­дородно-воздушном ЭХГ с фосфорнокислым электролитом, который не подвержен карбонизации. Коэффициент полезного действия га­зификатора равен только 17%, а общий КПД установки — 8,5%) [удельный расход топлива около 1 кг/(кВт-ч)]. Несмотря на это, в результате испытаний было решено разработать гамму таких ЭУ на мощности от 0,5 до 5 кВт.

Следует, однако, указать, что помимо низкой экономичности этих установок их серьезным недостатком является наличие вы­соконапряженного элемента конструкции — клапана или золотника, переключающего газовые потоки с температурой 1000°С и выше.

В целом приходится констатировать, что для передвижных ЭУ в диапазоне мощностей от 0,5 до 10 кВт задача снабжения водо­родом в полевых условиях еще не получила удовлетворительного решения. Результаты разработок ЭХГ в СССР рассмотрены в после­дующих главах книги.