Vodonik, gorivo budućnosti?

vodonik

u automobili na vodonik Oni su spušteni na drugo mjesto s istaknutošću hibridnih, plinskih i električnih automobila. Međutim, vodonik bi mogao biti gorivo budućnosti, s prednostima koje su daleko superiornije u odnosu na električna vozila u smislu poštovanja okoliša. A to je da električni automobili nemaju emisiju štetnih gasova, ali njihove baterije predstavljaju ozbiljan ekološki izazov zbog proizvodnje litijuma i njegovog recikliranja i upravljanja otpadom. Međutim, vodonik je guska koja nosi zlatna jaja, sve su prednosti...

Šta je vodonik?

vodonik

El vodonik To je hemijski element periodnog sistema koji se odlikuje najjednostavnijim od svih, sa atomskim brojem 1. To je vrlo lagan plin, može se skladištiti i sam po sebi ne stvara zagađujuće emisije. Sa ovim karakteristikama savršen je kandidat za upotrebu kao gorivo. Osim toga, na zemlji ga ima u izobilju i lako se može proizvesti hemijskim procesima. Obnovljiva energija se čak može koristiti za proizvodnju ove vrste plina. Stoga to može biti i način dobijanja obnovljive energije.

vrste vodonika

Postoji nomenklatura boja koja klasifikuje vodonik prema načinu na koji je dobijen. Važno je znati postojeće vrste vodonika, kao:

  • Sivi vodik: Ova vrsta vodonika se dobija reformisanjem fosilnih goriva, kao što je prirodni gas. To je najjeftiniji vodonik za proizvodnju u ovom trenutku, ali CO2 se emituje u atmosferu tokom proizvodnje, tako da nije čist način da se dobije. Danas je najjeftiniji i najviše se proizvodi.
  • plavi vodonik: To je još jedna vrsta vodika dobijenog iz fosilnih goriva, ali ovaj put sa tehnikama koje su sposobne uhvatiti i uskladištiti emisije CO2 koje nastaju tokom procesa tako da se ne ispuštaju u atmosferu, tako da ima manji utjecaj na okoliš od siva. Naravno, emisije tokom njegove proizvodnje nisu potpuno eliminisane, ali su smanjene. Proizvodna cijena ove vrste vodonika je srednja.
  • Zeleni vodonik: On je najbolji od njih trojice i o njemu će se mnogo pričati. Ovaj obnovljivi vodonik se dobija elektrolizom vode, tako da se tokom procesa ne stvara zagađenje. Osim toga, za napajanje sistema elektrolize radi se obnovljivim izvorima energije kao što su vjetar ili solarna energija, tako da je održivo i potpuno čisto gorivo. Međutim, trenutno se proizvodi u manjim količinama od prethodne dvije i najskuplji je.

Izazov je zamijeniti sve ostale vodonike zelenim vodonikom, i to na ovaj način nabavite pravo gorivo.

Kako se dobija vodonik?

zeleni vodonik

Vodik, kao što smo vidjeli u prethodnom dijelu, može se proizvesti na različite načine. Ali bez obzira na energiju uključenu u proces proizvodnje, pogledajmo sada načine na koje se ovaj gas može dobiti tako obilno:

  • molekularna transformacija: Ova tehnika se postiže nizom hemijskih reakcija za dobijanje vodonika. Među najčešće korištenim tehnikama je korištenje prirodnog plina dobivenog iz naftnih polja. Visokotemperaturna para se koristi za odvajanje ugljika od vodika od kojeg se pravi prirodni plin. Tako se dobiva dihidrogen s jedne strane i ugljični dioksid s druge strane.
  • Gasifikacija: je metoda kojom se postiže gasifikacija vodenom parom i čistim kiseonikom iz uglja ili biomase. U reaktoru se ugalj ili biomasa spaljuju na vrlo visokim temperaturama. Ovo sagorijevanje oslobađa plinove među kojima je, s druge strane, visoko otrovni ugljični monoksid (CO) i dihidrogen.
  • elektroliza vode: To je najbolja metoda od tri u smislu održivosti i takođe u pogledu obilja, budući da se većina zemlje sastoji od vode. Stoga se može dobiti iz vode mora i okeana. Za to se koristi rezervoar za vodu u koji se ubacuju elektrode. Primjenom kontinuirane električne struje, molekuli vode (H2O) se razdvajaju na kisik (O2) i vodonik (H2). Kada je izvor energije za ovu električnu energiju obnovljiva energija, poput sunca ili vjetra, za ovaj vodonik se kaže da je zelen.

Kako radi vodonični motor (goriva ćelija)?

hidrogen motor

Kad nam zatreba pretvaraju vodonik u energiju, vodonik se može skladištiti u posebnim rezervoarima odakle se kanalizira u gorivu ćeliju. Tamo se ponovo rekombinuje sa kiseonikom u vazduhu (kao što se dešava u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem kada vazduh ulazi u cilindar da izazove sagorevanje), što proizvodi energetsku reakciju i tako se dobija energija. Na ovaj način u atmosferu se neće emitovati zagađujući gasovi bilo koje vrste, jer je jedini otpad koji stvara ovaj tip motora voda. Rekombinovanje kiseonika u vazduhu sa vodonikom stvara molekule H2O u procesu. Voda koja se može koristiti u druge svrhe, uključujući regeneraciju vodika elektrolizom.

Zahvaljujući ovoj reakciji između vodika i kiseonika u vašoj gorivnoj ćeliji, stvara se električna energija koja pokreće elektromotor i voziti vozilo. Odnosno, automobili na vodik su u suštini električni, iako ne dobijaju energiju od litijumske baterije ili druge vrste koja zagađuje, niti od hibridnog motora koji takođe ima emisije. Međutim, neka vozila ovog tipa mogu imati bateriju za pohranjivanje energije koja se ne troši za korištenje u nekom drugom trenutku. Na primjer, kada je potražnja za snagom velika, sva energija koja dolazi iz gorivne ćelije se troši, dok ako je niska, dio se može preusmjeriti na elektromotore, a dio pohraniti u bateriju.

Mnoga od ovih vozila takođe imaju regenerativna kočnica, odnosno da akumulira električnu energiju od kočenja, čime se smanjuje potrošnja vodika i postiže bolja autonomija. I, kao što sam ranije spomenuo, jedini otpad koji nastaje je voda koju ćete izbaciti kroz svoju izduvnu cijev.

Što se tiče komponente vozila sa vodoničnim gorivnim ćelijama, imamo:

  • jedinica za kontrolu snage: je sistem koji optimalno kontroliše isporuku energije u gorivnoj ćeliji, kao i punjenje baterija i korišćenje ove električne energije.
  • Elektromotor: Može biti jedan ili više. Ovo je obično sinhroni motor s permanentnim magnetom koji će pretvoriti električnu energiju iz gorivne ćelije ili baterije u snagu za pogon vozila.
  • pretvarač napona gorivih ćelija: je sistem sposoban da prilagodi električnu energiju koju proizvodi vodonična gorivna ćelija kako bi se dobio adekvatan napon za motore.
  • grupa gorivnih ćelija: To je pravo srce sistema, komponenta u kojoj se hemijska energija koja dolazi iz snabdevanja vodonikom iz rezervoara i kiseonika iz vazduha pretvara u električnu energiju.
  • Baterija: baterija je zadužena za skladištenje energije koju generiše gorivna ćelija i koja se oporavlja od usporavanja, kao i za jačanje snage gorivne ćelije tokom ubrzanja u slučajevima velike potražnje.
  • rezervoari visokog pritiska: vodonik se mora bezbedno skladištiti u rezervoarima pod visokim pritiskom. Osim toga, tu će biti ventili za nadtlak, upozorenje u slučaju curenja vodika i troslojna struktura: jedan od polimera ojačanog staklenim vlaknima, srednji polimer i treći od plastike ojačane karbonskim vlaknima. Sve da izdrži veoma visoke pritiske.

rad gorivnih ćelija

gorivna ćelija

Rekli smo da je gorivna ćelija, ili električno vozilo sa vodoničnim gorivnim ćelijama (FCEV), odgovorno je za generiranje električne energije iz reakcije između vodika i kisika iz zraka u atmosferi. Pa, da bi se proizvela ta električna energija, koriste se elektrohemijske reakcije. Gorivne ćelije će koristiti anodu i katodu sa svake strane elektrolita. Na primjer, vodik se dovodi do anode, a katalizator se koristi za stvaranje pozitivno nabijenih jona koji teku kroz elektrolit do katode. U međuvremenu, na katodi, vazduh se uvlači u sistem i kombinuje se sa katalizatorom, jonima vodonika i elektronima da bi proizveo toplotu i vodu kao nusproizvode. Ovo indukuje struju, generišući električnu energiju.

Iskustvo vožnje vozila na vodik

Savjeti za vožnju po snijegu, najbolji automobili za početak vožnje

U praksi, kada se vozi vozilo na vodik iskustvo je gotovo identično onom kod akumulatorskog električnog vozila. Međutim, postoje neke male razlike, mnoge od njih će se vremenom ispolirati, kada tehnologija bude napredovala, kao što su to učinili kod električnih automobila, koji su se dosta promijenili od prvih predstavljenih modela do sadašnjih, uprkos činjenici da su relativno mlad..

Izazov za automobilske inženjere su vodonične gorivne ćelije najbolje rade uz konstantnu snagu. Međutim, zahtjevi za snagom konvencionalnog vozila prilikom vožnje na različitim putevima, kao što su gradski ili autoput, zahtijevaju promjene u isporuci snage. Nešto na čemu inženjeri rade kako bi postigli najbolje moguće rezultate.

Na primjer, Toyota Mirai, ima a Nazivna snaga 90 kW (120 konjskih snaga).. Ali to nije dovoljno za ubrzanje na autoputu velikom brzinom, pa Toyota (kao i drugi proizvođači HFCV) dodaje bateriju niskog kapaciteta, visokog napona, slično onima koji se koriste u benzinsko-električnim hibridnim vozilima, kako bi pomogla u postizanju tog dodatnog ubrzanja i snage kada zahtijevao. Također, to ne znači da se vrlo moćni automobili ne mogu napraviti sa gorivnim ćelijama, zapravo, superautomobil Hyperion XP-1 je auto na vodik koji može ubrzati od 0-100 km/h za oko 2.6 sekundi i dostići maksimalnu brzinu 356 km/h.

Prednosti i mane vodonika kao goriva

prednosti i nedostaci

Na kraju, važno je istaknuti prednosti i mane koji mora koristiti vodonik kao gorivo za vozila:

Ventajas

Među prednosti Od upotrebe vodonika kao goriva imamo:

  • Nulta emisija: vozila na vodik ispuštaju vodu samo kao nusproizvod. Stoga doprinosite životnoj sredini.
  • Brzo punjenje goriva: bit će potrebno samo nekoliko minuta da se napuni gorivo, jer ćete morati ponovo napuniti rezervoare vodonika kao što biste to učinili sa dizelom ili benzinom. Nema veze sa električnim, koji moraju biti uključeni na duže vrijeme da bi se baterija potpuno napunila. Osim toga, prosječna cijena električnog automobila je oko 8.5 eura na 100 km, slično onome što se troši na goriva kao što su dizel ili benzin. Umjesto toga, vodonik bi mogao biti jeftiniji.
  • Ispunjava ciljeve EU: vozila na vodik više nego ispunjavaju ciljeve koje je postavila EU za smanjenje emisija. U prijedlogu EU za 2030. predviđeno je smanjenje emisije zagađujućih plinova za 35%, a auto na vodik emituje 0.
  • Minimalno održavanje: Ovim elektromotorima je potrebno minimalno, jednostavno i jeftino održavanje, a uz to su i prilično pouzdani. Stoga, u tom smislu nećete morati da ulažete toliko koliko u vozilo sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem.
  • Nečujno: Oni su jednako tihi kao i električni, pa neće doprinijeti zagađenju bukom koje postoji u mnogim gradovima.
  • Veća autonomija: automobili na vodik imaju veću autonomiju, nešto veoma važno. Dok električna vozila nude domet od 300 km u prosjeku, vozila na vodik mogu postići više nego dvostruko više. Mogli bi čak postići autonomiju veću od 2000 km u bliskoj budućnosti.
  • Zero Emissions: sa naljepnicom DGT Zero Emissions možete parkirati bez plaćanja ni penija u gradovima, tako da možete imati iste prednosti kao kod električnih automobila kada vozite kroz urbana područja.
  • Izdrži ekstremne temperature: Za razliku od 100% električnih automobila, automobili na vodik mogu raditi na ekstremnijim temperaturama. Teško da će to biti primetno u performansama vozila ili u njegovoj autonomiji, nešto što se dešava kod električnih.

Nedostaci

Naravno, imaju i vozila na vodonik njegove nedostatke, kao i sve. Najistaknutiji su:

  • Cijena: Kako to nije tako zrela tehnologija, vozila na vodik imaju višu cijenu od konvencionalnih automobila ili električnih automobila. Stoga je to detalj koji treba uzeti u obzir. Međutim, dugoročno možete uštedjeti na gorivu iu radionici, s obzirom na to koliko su pouzdani. Osim toga, mora se reći da će ovi automobili imati tendenciju pada cijena kako vrijeme bude odmicalo, budući da će tehnologija za stvaranje gorivnih ćelija, kao i za rezervoare za vodonik sve više sazrevati, što mora biti vrlo sigurno da izdrži visoke pritiske i izbjegne curenje. u nesrećama, koje mogu dovesti do eksplozije.
  • Nekoliko poena za dopunu goriva: Kako je to trenutno manjinska pogonska tehnologija, kao što je slučaj sa električnim automobilom, nema mnogo mjesta za dopunu goriva. Ovo bi se trebalo postepeno mijenjati. U Španiji, na primjer, lokacije se mogu izbrojati na prste jedne ruke, jer u Sevilji, Albaseteu, Puertollanu, Saragosi, Huesci i Barbastru ima samo oko 6 punktova. Druge zemlje, poput Njemačke, već imaju više vozila ovog tipa, a cilj im je dostići i do 500 punjenja goriva.
  • Mala raznolikost modela: Kako to nije tako rasprostranjena tehnologija, trenutno postoji nekoliko marki i modela za izbor, iako će se i to promijeniti kako vrijeme bude prolazilo i proizvođači ih proizvodili u većem obimu. Osim toga, nedostatak mjesta za dopunu goriva ili vodonične mreže ne doprinosi podsticanju prodaje ovog tipa vozila. Međutim, već imate sjajne automobile na vodik kao što su Toyota Mirai, Hyundai Nexo, Honda Fuel Cell Clarity, Hyperion XP-1, BMW i Hydrogen NEXT, itd.
  • nije kompaktan: S obzirom na složenost rezervoara za vodonik i gorivne ćelije, ovi automobili imaju tendenciju da imaju veće dimenzije, pa ako tražite male komunalne usluge, možete to zaboraviti. Barem trenutno, dok se ne postigne veći stepen zbijenosti. Čak iu nekim slučajevima prtljažnik obično nije jako prostran, jer druge mehaničke komponente zauzimaju dio njegovog prostora. U tom smislu su slični električnim.
  • Opasno: Vodonik je vrlo isparljiv i zapaljiv. Iz tog razloga rezervoari vodonika moraju biti vrlo otporni i sigurni, izdržati udare, izbjegavati curenje dodatnim sigurnosnim sistemima i izdržati visoke pritiske. Sve kako bi vozači i ostali putnici bili sigurni. Ovo dovodi do još jednog problema koji proizlazi, a to je da gorivne ćelije i rezervoari obično imaju ograničeniji vijek trajanja, s obzirom na sigurnosne propise. Trenutno se procjenjuje da je ograničenje rezervoara za vodonik 15 godina, nakon čega bi se morao zamijeniti novim. Što se tiče gorivne ćelije, neki proizvođači procjenjuju da bi ona mogla smanjiti snagu za 15% nakon pređenih oko 225.000 km, iako malo po malo napreduju u tom pogledu.

Pratite nas na Google Vijestima

Budite prvi koji komentarišete

Ostavite komentar

Vaša e-mail adresa neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

*

*

  1. Za podatke odgovoran: Miguel Ángel Gatón
  2. Svrha podataka: Kontrola neželjene pošte, upravljanje komentarima.
  3. Legitimacija: Vaš pristanak
  4. Komunikacija podataka: Podaci se neće dostavljati trećim stranama, osim po zakonskoj obavezi.
  5. Pohrana podataka: Baza podataka koju hostuje Occentus Networks (EU)
  6. Prava: U bilo kojem trenutku možete ograničiti, oporaviti i izbrisati svoje podatke.