ХИМИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО- ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Любой двигатель - каковы бы ни были его природа и назначение - преобразователь энергии. Чаще всего мы встречаемся с двигателями, преобразующими химическую энергию сгоревшего топлива в механическую работу. Первыми двигателями такого рода были двигатели внешнего сгорания: паровые, паро-атмосферные, паро-воздушные. С точки зрения технологии изготовления и применения это были наиболее простые устройства. В топку можно было кидать и дрова, и уголь - да хоть пачки "керенок". Первые паровозы на дровах и ездили, но уголь использовать лучше: удельная теплота сгорания у него выше, можно было реже загружаться топливом. На деньгах, правда, не ездили - это были отдельные нехарактерные случаи. Когда же стали добывать много нефти и получать из нее мазут, то появились паровозы, в которых вместо тендера с углем ставили цистерну, а под котлами установили форсунки. Помощнику машиниста большое облегчение вышло: знай себе, регулируй подачу топлива (а не шуруй лопатой в топке)… И доживи паровозы до наших дней, вместо помощника этим точно занималась бы автоматика под управлением компьютера.

С двигателями внутреннего сгорания чуть сложнее. Сейчас в них в основном применяется топливо жидкое или газообразное, хотя на самом первом этапе изобретатель дизельного двигателя Рудольф Дизель в качестве источника энергии рассматривал угольную пыль. Но хлопот с жидким топливом во всех отношениях меньше, поэтому его и стали использовать. Для дизельных двигателей из нефти получают дизельное топливо, для газотурбинных - керосин, а для двигателей с искровым зажиганием - бензин. В сущности нефть - механическая смесь ископаемых углеводородов, разделенных на различные фракции. В зависимости от состава фракции и от вида внесенных добавок-присадок бензин получается различных марок. Первоначально в качестве присадок применяли соединения свинца, но от него скоро отказались: ядовит. Применяемые теперь присадки безвредные, но, правда, и более дорогие.

Когда авиация перешла с привычных поршневых на газотурбинные двигатели, и самолеты вместо дорогого и взрывоопасного бензина стали использовать керосин, пассажирская авиация сделалась массовым видом транспорта. Тем не менее, постоянно изыскивается возможность применения и других более энергонасыщенных топлив. Еще в 60-70-х годах прошлого века были экспериментально исследованы бороводородные топлива, например пентаборан. У бора из всех химических топлив самая высокая объемная теплотворность. Пентаборан отличала и высокая массовая теплота сгорания, но такое топливо оказалось очень токсичным.

Одним из наиболее перспективных направлений сегодня считается применение криогенных топлив типа жидкого водорода или природного газа. Уже был создан и испытан в воздухе самолет, двигатели которого работали на сжиженном водороде (Ту-155) и на сжиженном природном газе (Ту-156). Такой самолет был бы очень удобен на трассах, где аэропорты (или хотя бы один из них) находятся в местах добычи газа. В этом случае отпадает необходимость в транспортировке газа на большие расстояния.
В жидкостных ракетных двигателях также используются химические источники энергии. При этом ракета несет на борту как топливо - тот же керосин, спирт, жидкий водород и прочее, так и окислитель: различные кислоты и перекиси, жидкий кислород или еще что-то. Сжиженные газы хранят в баках ракеты при очень низкой температуре. В процессе поиска самого эффективного и удобного в использовании ракетного топлива конструкторам двигателей ракет вместе с химиками приходилось создавать новые химические вещества. Такие виды топлива смогли обеспечить двигателям очень высокие удельные параметры. Но в этой бочке меда есть и своя ложка дегтя: к сожалению, многие разновидности ракетного топлива очень токсичны. Поэтому ракеты-носители, предназначенные для вывода в космос пилотируемых космических кораблей, оснащаются, как правило, кислородно-керосиновыми или кислородно-водородными двигателями.

Водород, широко применяемый в качестве топлива для ракет, теперь пытаются использовать и в автомобильной технике. Причин этому насколько. Помимо экологических проблем, которые выявились в связи с широким использованием углеводородного топлива, появились проблемы экономические, связанные с ограничением природных ресурсов. Поскольку запасов нефти осталось мало (по разным оценкам, лет на 30-50), то конструкторы двигателей ищут альтернативные источники энергии. В некоторых странах стали заливать в баки автомобилей тростниковый спирт, в некоторых - рапсовое масло, но основные надежды связываются с водородом. Одно из основных достоинств этого химического вещества - чистота его сгорания. Запасов водорода на Земле много, но в чистом виде он отсутствует, а его получение пока дороговато. Во всем мире идет поиск технологий и материалов, которые необходимы для получения и использования водорода как альтернативного экологически чистого источника энергии.

По оценкам специалистов, лет через десять мир войдет в эпоху широкого применения водорода. Поэтому Россия, обладая большими наработками в области водородной энергетики и располагая залежами палладия - основного катализатора в водородных энергетических установках, способна занять достойное место среди энергонезависимых стран мира. А громадным запасам углеводородного топлива можно найти более достойное применение, чем их сжигание. Помните, у Менделеева: "Нефть - не топливо! Топить можно и ассигнациями".