Vodíkový motor: provoz, typy, nevýhody a výhody

vodíkový motor

El vodíkový motor zůstává jednou ze sázek na budoucnost automobilového průmyslu. Jeho provoz mu poskytuje řadu výhod které vám umožní zůstat nad vodou navzdory vašim nevýhodám. Z tohoto důvodu vyrobily značky jako Toyota, BMW, Mazda, Hyundai a Ford velké investice v této technologii.

V tomto článku se na to podíváme jak funguje vodíkový motorco typy existují a jaké jsou jejich hlavní klady a zápory. Tímto způsobem lze pochopit, proč na něm několik společností i přes expanzi nadále pracuje akumulátorová elektrická vozidla.

Existují dva typy motorů, které využívají vodík, spalovací motory a motory pro konverzi palivových článků. Podívejme se, jak fungují a jaké výhody a nevýhody každý z nich má.

Spalovací vodíkový motor

spalovací vodíkový motor

tyto motory používají vodík jako benzín. To znamená, že ho spalují ve spalovacích komorách, aby generovaly exploze (kinetická energie a teplo). Z tohoto důvodu konvenční benzínový motor lze upravit pro spalování vodíku stejným způsobem, jakým jsou přizpůsobeny pro GLP o GNC.

Jak funguje vodíkový spalovací motor?

Provoz tohoto motoru je velmi podobný jako u benzínového motoru. The jako palivo se používá vodík a kyslík jako oxidant. Chemická reakce je iniciována jiskrou, kterou může vytvořit a zástrčky.

Vodík nemá žádné atomy uhlíku, takže reakce je spojení dvou molekul vodíku s jednou molekulou kyslíkuk uvolnění energie a vody. Vyjádřeno v chemické rovnici: 2H2 + O2 -> 2H2.

BMW 750 hl se spalovacím vodíkovým motorem s nádrží na kapalný vodík

El následek jeho chemická reakce je prostě vodní pára. Ovšem vodíkové spalovací motory může produkovat určité emise odvozené z jeho provozu. Například, malé množství NOx, vzduchem a teplem spalovací komorynebo emise produkovaný spálit trochu oleje které překračují pístní kroužky.

Jako vodík je to plyn, se skladuje v nádrži při tlaku 700 bar. Což je mezi 350 a 280 krát více, než je obvyklé tlaky v pneumatikách automobilů (mezi 2 a 2,5 bary). I když existovala i auta, která skladovala vodík v kapalném stavu při velmi nízké teplotě, jak uvidíte níže.

Vodíkové spalovací motory nabízejí některé zajímavé výhoda oproti běžným spalovacím motorům, Například teoreticky by mohli pracovat s velmi chudou směsí (Lambda blízko 2). To znamená, že by mohly spotřebovat málo paliva, aby využily všechen vzduch, který vstupuje, a staly se velmi účinnými.

Příklady vodíkového spalovacího motoru

BMW 750 hl spaluje vodík, který má v nádrži na kapalný vodík

L bmw 750hl jsou dobrým příkladem vodíkového motoru, který vyšel na světlo světa v roce 2000. I když to byl ve skutečnosti benzínový motor BMW, uzpůsobený také ke spalování vodíku.

Měl však několik nedostatků: zaprvé, že ukládal kapalný vodík. Což vyžadovalo velmi drahý sklad vyrobený z materiálů z leteckého průmyslu do uchovávejte při teplotách pod -250ºC. Něco, čeho bylo možné dosáhnout pouze 12 nebo 14 dní, což je období, kdy se vodík postupně vypařoval a byl bezpečně vypuštěn do atmosféry. Druhou nevýhodou je, že při použití vodíku ztratil velkou část své síly a účinnosti. zadní BMW vodík 7 V roce 2005 již tyto problémy částečně vyřešil a dovedl vodík na tlak 700 barů, aniž by bylo nutné jej udržovat na nízké teplotě.

Dalším dobrým příkladem je Vodíkový motor Aquarius. Motor na fosilní paliva vyvinutý izraelskou společností, který byl uzpůsoben pro použití vodíku. První funkční verze byla představena v roce 2014 a později přišla upravená a vylepšená verze. Podle jeho vývojářů může fungovat bez mazacího oleje a má systém výměny plynů pro snížení emisí NOx.

Spalovací vodíkový motor Aquarius

Navíc tento vodíkový spalovací motor je velmi lehký a má velmi málo dílů, takže jeho výroba by byla levná. Mohl by fungovat jako prodlužovač dojezdu pro elektromobily nebo jako generátor elektřiny pro elektrickou síť.

vodíkový motor s palivovými články

Jeho plné jméno je vodíkový motor pro konverzi palivových článků. Navzdory slovu „palivo“ nespalují vodík. Používají ho k výrobě elektřiny procesem, který je opakem elektrolýzy. Nesou proto baterii, kde probíhá chemická reakce.

Provoz motoru na vodíkové palivové články

Stejně jako u vodíkového spalovacího motoru je vodík skladován v nádrži pod tlakem 700 barů. Pouze místo toho, aby jej dodal motoru, dosáhne palivový článek s jednou anodou a jednou katodou (jako baterie).

Honda Clarity Fuel Cell s motorem na vodíkové palivové články

Jakmile v tom vodík (H2) prochází membránou, který jej rozloží na dva vodíkové ionty a dva volné elektrony. Vyjádřeno jako chemická rovnice: H2 → 2H+ a 2e-. To se děje proto, že uvedená membrána je elektricky izolována a umožňuje průchod 2H+, ale neumožňuje průchod elektronů.

Tyto elektrony přecházejí z anody na katodu. z baterie externím obvodem, tak generuje proud elektrický. Vzniklé vodíkové ionty se vážou se vzdušným kyslíkem za vzniku vody. Vyjádřeno jako chemický vzorec: H2 + 1/2 O2 → H2O

Z tohoto důvodu je vodíkový motor s palivovými články ano, jsou to nulové emise, protože nedochází k produkci NOx nebo plynů vznikajících při spalování ropy, jako je tomu u spalování.

Hyundai Nexo s vodíkovým motorem s palivovými články

La membrána používané v těchto motorech je to drahé, protože je vyrobeno z platiny. Nicméně, existují práce na vyřešení těchto vysokých nákladů. Například na Technické univerzitě v Berlíně vyvinuli slitinu železa, která by mohla výrazně snížit náklady, pokud by se dala zavést do výroby.

Příklady automobilů s palivovým článkem na vodíkový pohon

Tento typ motoru si vybralo mnoho automobilových značek. Třeba Honda se svým Clarity Fuel Cell, nebo Toyota s Mirai a jiné těžké dopravní práce jako např kamion na vodíkový pohon.

K těm je třeba přičíst Hyundai nexose Hopium stroj, Land Rover bránit vodíkse BMW i Vodík NEXTse Mercedes GLC F-CELL a nákladní automobil stejné značky GenH2.

BMW i Hydrogen NEXT s vodíkovým palivovým článkem

Nevýhody vodíkového motoru

  • Katalyzátory používané při chemické reakci vodíkového motoru s palivovými články jsou z drahé materiályjako platina. Alespoň do té doby, než bude nahrazen levnějším, jako byl ten dříve zmíněný z Technické univerzity v Berlíně.
  • Chcete-li získat vodík, musí být provedeno s termochemické procesy pro fosilní paliva nebo elektrolýza vodycož vyžaduje energetický výdej. Hlavní kritika vodíkových motorů, protože elektřina by mohla být uložena přímo v baterii elektromobilu pro použití.
  • Jakmile se získá vodík, musí být pod tlakem zaveden do článků nebo nádrží. Proces, který také vyžaduje další výdej energie.
  • the vodíkové články syn drahé na výrobumusí být velmi odolné, aby vydržely vysoké tlaky, při kterých musí být vodík skladován.

Výhody vodíkového motoru

  • El hmotnost vodíkových článků je menší než baterie elektrických vozidel. Proto se studuje jeho využití v těžké dopravě jako alternativa k bateriovým elektrickým vozíkům. Aby bylo možné překonat dlouhé vzdálenosti, jejich hmotnost je velmi velká.
  • Dobíjení vodíku je rychlejší než nabíjení baterie dnešního elektromobilu.
  • Na rozdíl od bateriového elektromobilu nepotřebuje vozidlo na vodíkový pohon s palivovými články velkou baterii. Proto vyžaduje méně lithia nebo jiných materiálů, kterých může být nedostatek. Vodíkový spalovací motor přímo nevyžaduje lithiovou baterii nebo jinou podobnou.
  • Palivové články vydrží životnost vozu. Na rozdíl od elektrických baterií, jejichž výměna je vzhledem ke své velikosti a kapacitě velmi nákladná. Baterie spojená s vodíkovým motorem je menší, a proto je její výměna levnější.
  • Ve srovnání s motorem na fosilní paliva využívají vodíkové motory s palivovými články elektromotor, tedy jsou extrémně tichý.

Jak se tankuje vodík

Tankování vodíku do Mercedesu GLC F-Cell

Vodíkové motory mají tu nevýhodu, že jejich nádrž nebo palivový článek musí obsahovat vodík pod velmi vysokým tlakem. Proto, zásobovací místa musí také vyhovět s tlakem 700 barů nesou.

toto vyžaduje vytvoření infrastruktury zásobování, aby bylo možné natankovat tento typ vozidla. Tedy stejný problém, jaký mají elektromobily na baterie. Nicméně, tankování je mnohem rychlejší než u těchto, protože je stejný jako u vozidel na LPG nebo GLC.

autonomie vodíkového auta

Současná auta s motorem na vodíkové palivové články mají autonomii podobnou těm benzínovým. Například, Toyota Mirai oznamuje 650 km s plnou celou, Hyundai Nexo 756 km a BMW iX5 vodík 700 km.

Autonomie moderního vodíkového auta je vysoká

ostatní jako Hopium Machina oznamuje dojezd 1.000 km, i když je to údaj, který musí být prozatím potvrzen, kdy k němu dojde. V každém případě není autonomie tak důležitá jako u elektrické baterie, protože doplňování paliva je mnohem rychlejší. Co musíte vzít v úvahu, je počet tankovacích míst.

Je vodíkové auto bezpečné?

Značky fungují roky na tento typ motoru zlepšit efektivitu, nižší náklady a samozřejmě nechat je být opálení pojištění jako jsou fosilní paliva.

Kromě toho, bezpečnostní normy požadované v Evropě, USA a Japonsku, jsou zárukou, že auta na vodíkový pohon jsou bezpečná. Aniž bychom zacházeli dále, Toyota se chlubí, že nádrž Mirai je tak odolná, že je neprůstřelná.

Dočkáme se dne, kdy budou všechna auta poháněna vodíkem? Čas ukáže. Je jasné, že značky nadále investují a že to má některé výhody, které ji udržují jako přijatelnou alternativu v dopravě s nulovými emisemi.


Sledujte nás ve Zprávách Google

3 komentářů, nechte svůj

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.

  1.   judith lopez reyesová řekl

    Jak mohu vytvořit vývojový diagram provozních procesů vodíkového motoru?

  2.   vítěz řekl

    zajímavá stránka

  3.   Ricardo řekl

    Celé dny jsem si představoval vodíkové motory, proč ta změna? pokud máme fosilní spalovací motory. (benzín), nejde to s vodíkem? Celý problém je ta záloha, kdyby to bylo jako u plynových lahví (vyměnitelné) neměli bychom podle mě žádné potíže.
    Na druhou stranu akumulátory, kdy končí jejich životnost, kde se recyklují, když už je to obyčejná krabice od bot a plug-in hybridy jsou v podstatě celé vozidlo. Děkuji