수소 엔진 : 작동, 유형, 단점 및 장점

El 수소 엔진 자동차 산업의 미래를 위한 베팅 중 하나로 남아 있습니다. 그것의 작동은 일련의 이점을 제공합니다 그것은 당신이 당신의 결점에도 불구하고 물 위에 머물 수있게 해줍니다. 이러한 이유로 Toyota, BMW, Mazda, Hyundai 및 Ford와 같은 브랜드는 큰 투자 이 기술에서.

이 기사에서는 다음을 살펴볼 것입니다. 수소 엔진은 어떻게 작동합니까무엇 tipos 거기에 있고 그들의 것은 무엇입니까 주요 장단점. 이런 식으로 확장에도 불구하고 여러 회사에서 계속 작업하는 이유를 이해할 수 있습니다. 배터리 전기 자동차.

수소를 사용하는 엔진에는 두 가지 유형이 있습니다. 연소 엔진 과 연료 전지 변환 엔진. 어떻게 작동하는지, 각각의 장점과 단점은 무엇인지 살펴보겠습니다.

내연 수소 엔진

이 엔진 그들은 가솔린처럼 수소를 사용합니다. 즉, 연소실에서 연소시켜 폭발(운동에너지 및 열)을 발생시킵니다. 이러한 이유로 기존의 가솔린 ​​엔진은 수소를 태울 수 있습니다. 그들이 적응하는 것과 같은 방식으로 GLP o GNC.

수소 연소 엔진은 어떻게 작동합니까?

이 엔진의 작동은 가솔린 엔진의 작동과 매우 유사합니다. 그만큼 수소를 연료로 사용 과 산화제로서의 산소. 화학 반응은 스파크에 의해 시작되며, 이는 플러그.

수소는 탄소 원자가 없으므로 반응은 다음과 같습니다. 하나의 산소 분자와 두 개의 수소 분자의 결합, 에너지와 물을 방출합니다. 화학 방정식으로 표현: 2H2 + O2 → 2H2O.

El 결과 그것의 화학 반응은 단순히 물 증기. 그러나 수소 연소 엔진 일부 배출물을 생성할 수 있음 작동에서 파생됩니다. 예를 들어, 소량의 NOx, 공기와 열에 의해 연소실또는 방출 생산 기름 좀 태워 저 건너 피스톤 링.

마찬가지로 수소 그것은 가스이며, 700bar 압력의 탱크에 저장됩니다.. 이는 자동차 타이어의 일반적인 압력(350~280바)보다 2~2,5배 더 높습니다. 아래에서 볼 수 있듯이 매우 낮은 온도에서 액체 상태로 수소를 저장하는 자동차도 있지만.

수소 연소 엔진은 몇 가지 흥미로운 기능을 제공합니다. 장점들 기존 연소 엔진보다. 예를 들어, 이론적으로 매우 희박한 혼합물로 작업할 수 있습니다. (2에 가까운 람다). 즉, 유입되는 모든 공기를 활용하고 매우 효율적으로 되기 위해 적은 양의 연료를 사용할 수 있습니다.

수소 연소 엔진의 예

롯 bmw 750hl 그것들은 2000년에 빛을 발한 수소 엔진의 좋은 예입니다. 실제로는 BMW 가솔린 엔진이었지만 수소도 연소하도록 개조되었습니다.

그러나 몇 가지 단점이 있었습니다. 액체 수소. 항공 우주 산업의 재료로 만든 매우 비싼 창고가 필요했습니다. -250ºC 이하의 온도에서 보관하십시오.. 수소가 서서히 증발하여 안전하게 대기 중으로 방출되는 기간인 12일 또는 14일 동안만 달성할 수 있는 것입니다. 두 번째 단점은 수소를 사용하여, 많은 힘과 효율성을 잃었다. 후면 BMW 수소 7 2005년에는 이미 이러한 문제를 부분적으로 해결하여 수소를 낮은 온도로 유지할 필요 없이 700bar의 압력까지 끌어올렸습니다.

또 다른 좋은 예는 물병자리 수소 엔진. 수소를 사용하도록 개조된 이스라엘 회사에서 개발한 화석 연료 엔진. 첫 번째 기능 버전은 2014년에 발표되었으며 나중에 수정 및 개선된 버전이 도착했습니다. 개발자에 따르면 윤활유 없이 작동할 수 있으며 NOx 배출을 줄이기 위한 가스 교환 시스템이 있습니다.

또한 이 수소 연소 엔진은 매우 가볍고 부품이 거의 없습니다., 그래서 그것의 생산은 저렴할 것입니다. 그것은 전기 자동차의 범위 확장기 또는 전기 그리드의 전기 발전기로 작동할 수 있습니다.

연료 전지 수소 엔진

그의 이름은 연료 전지 변환 수소 엔진. "연료"라는 단어에도 불구하고 수소를 태우지 않습니다. 그들은 전기분해의 반대 과정을 통해 전기를 생산하기 위해 그것을 사용합니다. 그렇기 때문에 화학 반응이 일어나는 배터리를 가지고 다닙니다.

수소 연료 전지 엔진의 작동

수소 연소 엔진에서와 같이 수소는 700bar의 압력으로 탱크에 저장됩니다. 엔진에 공급하는 것이 아니라 하나의 양극과 하나의 음극이 있는 연료 전지 (배터리처럼).

일단 들어가면 수소(H2) 막을 통과, 두 개의 수소 이온과 두 개의 자유 전자로 분해됩니다. 화학 방정식으로 표현: H2 → 2H+ 및 2e-. 이것은 상기 멤브레인이 전기적으로 절연되어 있고 2H+는 통과하도록 허용하지만 전자는 통과하는 것을 허용하지 않기 때문에 발생합니다.

이 전자는 양극에서 음극으로 전달됩니다. 외부 회로에 의해 배터리에서, 따라서 전류를 생성 전기 같은. 생성된 수소 이온은 공기 중의 산소와 결합하여 물을 형성합니다. 화학식으로 표현: H2 + 1/2 O2 → H2O

이 때문에 연료전지 수소엔진은 네 제로 배출입니다, 연소의 경우와 같이 오일 연소로 인한 NOx 또는 가스의 생성이 없기 때문입니다.

La 멤브레인 이러한 엔진에 사용 플래티넘으로 만들어졌기 때문에 비싸다.. 그러나, 이 높은 비용을 해결하기 위한 작업이 있습니다. 예를 들어, 베를린 공과 대학에서 그들은 생산에 투입될 수 있다면 비용을 크게 낮출 수 있는 철 합금을 개발했습니다.

연료 전지 수소 동력 자동차의 예

이 유형의 엔진은 많은 자동차 브랜드에서 선택되었습니다. 예를 들어 Honda는 선명도 연료 전지, 또는 Toyota 미라이 및 기타 무거운 운송 작업과 같은 수소 동력 트럭.

여기에 추가해야합니다 현대 넥소, 호피움 마키나, 랜드로버 수소를 방어하다, BMW i 수소 NEXT, 메르세데스 GLC F-CELL 그리고 같은 브랜드의 트럭 GenH2.

수소 엔진의 단점

• 연료 전지 수소 엔진의 화학 반응에 사용되는 촉매는 다음과 같습니다. 고가의 재료플래티넘처럼. 적어도 이전에 베를린 공과 대학에서 언급한 것과 같이 더 저렴한 것으로 교체될 때까지는 말입니다.
• 수소를 얻으려면 다음과 같이 수행해야 합니다. 화석 연료 또는 물의 전기분해를 위한 열화학 공정, 에너지 소비가 필요합니다. 수소 엔진에 대한 주요 비판은 전기를 사용하기 위해 전기 자동차의 배터리에 직접 저장할 수 있기 때문입니다.
• 수소를 얻으면, 세포나 탱크에 압력을 가해 주입해야 합니다.. 또한 추가 에너지 소비가 필요한 프로세스입니다.
• 라스 수소 전지 그것의 생산에 비싸다, 그들은 수소를 저장해야 하는 고압을 견디기 위해 매우 저항력이 있어야 합니다.

수소 엔진의 장점

• El 수소 전지의 무게가 더 적습니다. 전기차 배터리보다 그렇기 때문에 배터리 전기 트럭의 대안으로 대형 운송에서의 사용이 연구되고 있습니다. 장거리를 커버할 수 있으려면 이들의 무게가 매우 큽니다.
• 수소충전이 빨라진다 오늘날 전기차 배터리를 충전하는 것보다
• 연료전지 수소차는 배터리 전기차와 달리 대용량 배터리가 필요하지 않다. 그렇기 때문에 부족할 수 있는 리튬 또는 기타 재료가 덜 필요합니다.. 수소 연소 엔진에는 리튬 배터리 또는 기타 유사한 배터리가 직접 필요하지 않습니다.
• 연료 전지는 자동차의 수명을 연장. 크기와 용량으로 인해 교체 비용이 매우 비싼 전기 배터리와 달리. 수소 엔진과 관련된 배터리는 크기가 작아 교체 비용이 저렴합니다.
• 연료 전지 수소 엔진은 화석 연료 엔진에 비해 전기 모터를 사용하므로 매우 조용한.

수소를 재충전하는 방법

수소 엔진은 탱크나 연료 전지가 매우 높은 압력의 수소를 포함해야 하는 단점이 있습니다. 따라서 공급 지점 또한 준수해야 합니다 700바의 압력으로 그들이 가지고 다니는

이 인프라 구축이 필요합니다 이러한 유형의 차량에 연료를 보급할 수 있습니다. 즉, 배터리 전기차가 가지고 있는 것과 동일한 문제이다. 그럼에도 불구하고, 급유 작업이 훨씬 빠릅니다. LPG나 GLC 차량과 동일하기 때문입니다.

수소차의 자율성

현재 수소연료전지 엔진을 탑재한 자동차는 가솔린과 같은 자율성을 갖고 있다. 예를 들어, Toyota Mirai, 650km 발표 셀이 가득 찬 상태에서 현대 넥쏘 756 km 과 BMW iX5 수소 700km.

다른 사람들이 좋아하는 Hopium Machina, 1.000km 사거리 발표, 아직은 언제 발생하는지 확인해야 하는 수치이지만. 어쨌든 충전이 훨씬 빠르기 때문에 자율성은 전기 배터리만큼 중요하지 않습니다. 당신이 고려해야 할 것은 급유 포인트의 수입니다.

수소차는 안전한가요?

브랜드는 수년 동안 일해 왔습니다. 이 유형의 엔진에서 향상시키기 위해 효율성, 비용 절감, 그들이 될 수 있도록 황갈색의 보험 화석 연료와 같은.

또한, 유럽, 미국, 일본에서 요구되는 안전 표준, 수소 자동차가 안전하다는 보장입니다. 더 이상 가지 않고 Toyota는 Mirai의 탱크가 방탄이 될 정도로 저항력이 있다고 자랑합니다.

모든 자동차가 수소로 구동되는 날이 올까요? 시간이 말해 줄거야. 분명한 것은 브랜드가 계속 투자하고 있으며 탄소 배출 제로 운송에서 그럴듯한 대안으로 유지하는 몇 가지 장점이 있다는 것입니다.