Vandenilis, ateities kuras?

vandenilis

Los vandeniliniai automobiliai Jie nukrito į antrąją vietą dėl hibridinių, dujinių ir elektrinių automobilių. Tačiau vandenilis gali būti ateities kuras, kurio pranašumai yra daug pranašesni už elektra varomų transporto priemonių tausojimą aplinkai. Ir tai yra tai, kad elektromobiliai neturi išmetamųjų teršalų, tačiau jų akumuliatoriai yra rimtas iššūkis aplinkai dėl ličio gamybos ir jo perdirbimo bei atliekų tvarkymo. Tačiau vandenilis yra žąsis, kuri deda auksinius kiaušinius, visi yra privalumai...

Kas yra vandenilis?

vandenilis

El vandenilis Tai cheminis periodinės lentelės elementas, pasižymintis tuo, kad yra paprasčiausias iš visų, kurio atominis skaičius 1. Tai labai lengvos dujos, jas galima kaupti, o jos pačios neišskiria taršių išmetimų. Dėl šių savybių jis puikiai tinka naudoti kaip kuras. Be to, žemėje jo labai gausu ir nesunkiai galima pagaminti cheminiais procesais. Tokio tipo dujoms gaminti netgi galima naudoti atsinaujinančią energiją. Todėl tai taip pat gali būti būdas gauti atsinaujinančios energijos.

vandenilio rūšys

Yra spalvų nomenklatūra, kuri klasifikuoja vandenilį pagal jo gavimo būdą. Svarbu žinoti, esamų tipų vandenilio, kaip:

  • Pilkas vandenilis: Šio tipo vandenilis gaunamas reformuojant iškastinį kurą, pvz., gamtines dujas. Šiuo metu tai pigiausias gaminamas vandenilis, tačiau gamybos metu į atmosferą išmetamas CO2, todėl nėra švarus būdas jį gauti. Šiandien jis yra pigiausias ir daugiausiai gaminamas.
  • mėlynas vandenilis: Tai dar viena vandenilio rūšis, gaunama iš iškastinio kuro, tačiau šį kartą naudojant technologijas, kurios gali surinkti ir saugoti proceso metu susidarančius CO2 išmetimus, kad jie nepatektų į atmosferą, todėl jis daro mažesnį poveikį aplinkai nei pilka. Žinoma, jo gamybos metu išmetamos emisijos nėra visiškai pašalintos, tačiau jos sumažinamos. Šio tipo vandenilio gamybos kaina yra tarpinė.
  • Žalias vandenilis: Jis yra geriausias iš trijų ir apie jį bus daug kalbama. Šis atsinaujinantis vandenilis gaunamas vandens elektrolizės būdu, todėl proceso metu nesusidaro jokia tarša. Be to, elektrolizės sistemos maitinamos naudojant atsinaujinančią energiją, pvz., vėjo ar saulės energiją, todėl tai yra tvarus ir visiškai švarus kuras. Tačiau šiuo metu jis gaminamas mažesniais kiekiais nei ankstesni du ir yra pats brangiausias.

Iššūkis yra pakeisti visus kitus vandenilius žaliuoju vandeniliu ir tokiu būdu gauti reikiamo kuro.

Kaip gaunamas vandenilis?

žalias vandenilis

Vandenilis, kaip matėme ankstesniame skyriuje, gali būti gaminamas įvairiais būdais. Tačiau, nepaisant energijos, naudojamos jo gamybos procese, dabar pažvelkime į būdus, kuriais galima gauti šių dujų toks gausus:

  • molekulinė transformacija: Šis metodas pasiekiamas naudojant daugybę cheminių reakcijų, kurių metu gaunamas vandenilis. Vienas iš plačiausiai naudojamų metodų yra gamtinių dujų, gautų iš naftos telkinių, naudojimas. Aukštos temperatūros garai naudojami norint atskirti anglį nuo vandenilio, iš kurio gaminamos gamtinės dujos. Taip iš vienos pusės gaunamas divandenilis, iš kitos – anglies dioksidas.
  • Dujinimas: yra metodas, kuriuo pasiekiamas dujofikavimas vandens garais ir grynu deguonimi iš anglies arba biomasės. Reaktoriuje anglys arba biomasė deginama labai aukštoje temperatūroje. Degimo metu išsiskiria dujos, tarp kurių yra labai toksiškas anglies monoksidas (CO) ir dvivandenis.
  • vandens elektrolizė: Tai geriausias metodas iš trijų tvarumo ir gausos požiūriu, nes didžiąją žemės dalį sudaro vanduo. Todėl jo buvo galima gauti iš jūrų ir vandenynų vandens. Tam naudojamas vandens rezervuaras, kuriame įkišti elektrodai. Taikant nuolatinę elektros srovę, vandens molekulės (H2O) yra atskiriamos į deguonį (O2) ir vandenilį (H2). Kai šios elektros energijos šaltinis yra atsinaujinanti energija, pvz., saulės ar vėjo energija, šis vandenilis laikomas žaliu.

Kaip veikia vandenilinis variklis (kuro elementas)?

vandenilio variklis

Kai mums reikia paversti vandenilį energija, vandenilio dujos gali būti laikomos tam tikrose talpyklose, iš kurių jos nukreipiamos į kuro elementą. Ten jis vėl rekombinuojamas su ore esančiu deguonimi (kaip atsitinka vidaus degimo variklyje, kai oras patenka į cilindrą, kad sukeltų degimą), o tai sukelia energingą reakciją ir taip gaunama energija. Tokiu būdu į atmosferą nepateks jokių teršiančių dujų, nes vienintelės tokio tipo variklių atliekos yra vanduo. Rekombinuojant ore esantį deguonį su vandeniliu, susidaro H2O molekulės. Vanduo, kuris gali būti naudojamas kitiems tikslams, įskaitant vandenilio regeneravimą elektrolizės būdu.

Dėl šios vandenilio ir deguonies reakcijos kuro elemente generuojama elektra, kad judėtų elektros variklį ir vairuoti transporto priemonę. Tai reiškia, kad vandeniliniai automobiliai iš esmės yra elektriniai, nors jie negauna energijos iš ličio akumuliatoriaus ar kito tipo, kuris teršia, nei iš hibridinio variklio, kuris taip pat turi išmetamųjų teršalų. Tačiau kai kurios šio tipo transporto priemonės gali turėti akumuliatorių, skirtą kaupti energiją, kuri nesuvartojama naudoti kitu metu. Pavyzdžiui, kai energijos poreikis didelis, sunaudojama visa iš kuro elemento gaunama energija, o jei jos maža, dalį galima nukreipti į elektros variklius, o dalį kaupti akumuliatoriuje.

Daugelis šių transporto priemonių taip pat turi regeneracinis stabdysty kaupti elektros energiją stabdant, taip padedant sumažinti vandenilio sąnaudas ir pasiekti geresnę autonomiją. Ir, kaip jau minėjau anksčiau, susidaro tik vanduo, kurį išstumsite per išmetimo vamzdį.

kaip vandenilio kuro elementų transporto priemonės komponentai, mes turime:

  • galios valdymo blokas: yra sistema, kuri optimaliai kontroliuoja energijos tiekimą kuro elemente, taip pat baterijų įkrovimą ir šios elektros energijos naudojimą.
  • Elektrinis variklis: Gali būti vienas ar daugiau. Paprastai tai yra nuolatinio magneto sinchroninis variklis, kuris paverčia elektrą iš kuro elemento arba akumuliatoriaus į energiją, kad varytų transporto priemonę.
  • kuro elementų įtampos keitiklis: yra sistema, galinti pritaikyti vandenilio kuro elemento pagamintą elektros energiją, kad būtų gauta tinkama variklių įtampa.
  • kuro elementų grupė: Tai tikroji sistemos širdis, komponentas, kuriame cheminė energija, gaunama tiekiant vandenilį iš rezervuarų ir deguonį iš oro, paverčiama elektros energija.
  • Baterija: akumuliatorius yra atsakingas už kuro elemento generuojamos energijos kaupimą ir energijos, susigrąžintos po lėtėjimo, kaupimą, taip pat padidina kuro elemento galią greitėjimo metu esant dideliam poreikiui.
  • aukšto slėgio bakai: vandenilis turi būti saugiai laikomas aukšto slėgio rezervuaruose. Be to, čia bus viršslėgio vožtuvai, įspėjimas vandenilio nutekėjimo atveju ir trijų sluoksnių struktūra: vienas pagamintas iš stiklo pluoštu sustiprinto polimero, tarpinis polimeras, o trečias – iš anglies pluoštu sustiprinto plastiko. Viskas, kad atlaikytų labai aukštą spaudimą.

kuro elementų veikimas

kuro elementas

Mes sakėme, kad kuro elementas, arba vandenilio kuro elementų elektrinė transporto priemonė (FCEV), yra atsakinga už elektros energijos generavimą vykstant vandenilio ir deguonies reakcijai iš atmosferos oro. Na, o norint pagaminti tą elektrą, naudojamos elektrocheminės reakcijos. Kuro elementai naudos anodą ir katodą kiekvienoje elektrolito pusėje. Pavyzdžiui, vandenilis tiekiamas į anodą, o katalizatorius naudojamas teigiamai įkrautiems jonams generuoti, kurie teka per elektrolitą į katodą. Tuo tarpu prie katodo oras įtraukiamas į sistemą ir susijungia su katalizatoriumi, vandenilio jonais ir elektronais, kad susidarytų šiluma ir vanduo kaip šalutiniai produktai. Tai sukelia srovę, gaminančią elektros energiją.

Patirtis vairuojant vandenilinę transporto priemonę

Vairavimo sniege patarimai, geriausi automobiliai pradėti važiuoti

Praktiškai vairuojant vandenilinę transporto priemonę Patirtis beveik identiška akumuliatoriaus elektromobilio. Tačiau yra keletas nedidelių skirtumų, daugelis jų bus tobulinami laikui bėgant, kai technologijos tobulės, kaip ir elektromobiliuose, kurie labai pasikeitė nuo pirmųjų pristatytų modelių iki dabartinių, nepaisant to, kad jie yra palyginti jaunas..

Automobilių inžinierių iššūkis yra vandenilio kuro elementai geriausiai veikia su nuolatine galia. Tačiau dėl įprastos transporto priemonės galios poreikio važiuojant ja skirtingais keliais, pavyzdžiui, mieste ar užmiestyje, reikia keisti galios tiekimą. Tai, ką inžinieriai dirba siekdami geriausių įmanomų rezultatų.

Pavyzdžiui, „Toyota Mirai“ turi a 90 kW (120 arklio galių) vardinė galia. Tačiau to neužtenka greitkeliui įsibėgėti, todėl „Toyota“ (kaip ir kiti HFCV gamintojai) prideda mažos talpos aukštos įtampos akumuliatorių, panašią į naudojamą benzininėse ir elektrinėse hibridinėse transporto priemonėse, kad padėtų pasiekti tą papildomą pagreitį ir galią reikalavo. Be to, tai nereiškia, kad su kuro elementais negalima gaminti labai galingų automobilių, iš tikrųjų Hyperion XP-1 superautomobilis yra vandenilinis automobilis, kuris nuo 0 iki 100 km/h gali įsibėgėti per maždaug 2.6 sekundės ir pasiekti maksimalų greitį. 356 km/val.

Vandenilio, kaip kuro, privalumai ir trūkumai

už ir prieš

Galiausiai svarbu pabrėžti privalumai ir trūkumai kurie turi naudoti vandenilį kaip kurą transporto priemonėms:

Pranašumas

tarp pranašumas Naudodami vandenilį kaip kurą turime:

  • Nulinė emisija: vandenilinės transporto priemonės išskiria vandenį tik kaip šalutinį produktą. Taigi jūs prisidedate prie aplinkosaugos.
  • Greitas degalų papildymas: degalų papildymas užtruks vos kelias minutes, nes tereikia vėl pripildyti vandenilio bakus, kaip darytumėte su dyzelinu ar benzinu. Nieko bendro su elektriniais, kuriuos reikia ilgai įjungti, kad pilnai įkrautų akumuliatorių. Be to, vidutinė elektromobilio kaina yra apie 8.5 euro 100 km, panašiai kaip išleidžiama degalams, tokiems kaip dyzelinas ar benzinas. Vietoj to vandenilis galėtų būti pigesnis.
  • Atitinka ES tikslus: ES nustatyti tikslai sumažinti išmetamų teršalų kiekį yra labiau pasiekiami vandenilinėmis transporto priemonėmis. ES pasiūlyme 2030 metams numatoma taršių dujų emisiją sumažinti 35 proc., o vandenilinis automobilis išmeta 0.
  • Minimali priežiūra: Šiems elektros varikliams reikia minimalios, paprastos ir pigios priežiūros, be to, jie yra gana patikimi. Todėl šiuo atžvilgiu jums nereikės investuoti tiek daug, kiek į transporto priemonę su vidaus degimo varikliu.
  • Tylus: Jie yra tokie pat tylūs kaip ir elektriniai, todėl neprisidės prie triukšmo taršos, kuri egzistuoja daugelyje miestų.
  • Didesnė autonomija: vandeniliniai automobiliai turi didesnę autonomiją, tai labai svarbu. Nors elektra varomos transporto priemonės nuvažiuoja vidutiniškai 300 km, vandenilinės transporto priemonės gali pasiekti daugiau nei dvigubai daugiau. Netolimoje ateityje jie netgi gali pasiekti daugiau nei 2000 km autonomiją.
  • Nulinė emisija: su DGT Zero Emissions lipduku galite statyti automobilius nemokėdami nė cento miestuose, todėl važiuodami miesto teritorijomis galite turėti tokius pat privalumus kaip ir su elektromobiliais.
  • Atsparus ekstremalioms temperatūroms: Skirtingai nuo 100% elektromobilių, vandeniliniai automobiliai gali veikti esant ekstremalesnėms temperatūroms. Vargu ar tai bus pastebima transporto priemonės veikime ar jos autonomijoje, o tai nutinka su elektriniais.

Trūkumai

Žinoma, turi ir vandenilinės transporto priemonės jo trūkumai, kaip ir viskas. Ryškiausi yra:

  • Kaina: Kadangi tai nėra tokia brandi technologija, vandenilinės transporto priemonės turi didesnę kainą nei įprasti automobiliai ar elektromobiliai. Todėl tai yra detalė, kurią reikia apsvarstyti. Tačiau ilgainiui galite sutaupyti degalų ir dirbtuvėse, atsižvelgiant į jų patikimumą. Be to, reikia pasakyti, kad laikui bėgant šie automobiliai linkę mažėti, nes kuro elementų ir vandenilio bakų kūrimo technologija labiau subręs, o tai turi būti labai saugi, kad atlaikytų aukštą slėgį ir išvengtų nuotėkių. nelaimingų atsitikimų, dėl kurių gali įvykti sprogimai.
  • Keletas taškų degalų papildymui: Kadangi šiuo metu tai yra mažumos varomoji technologija, kaip ir elektromobilių atveju, nėra daug kur pilti kuro. Tai turėtų palaipsniui keistis. Pavyzdžiui, Ispanijoje vietas galima suskaičiuoti ant vienos rankos pirštų, nes Sevilijoje, Albasetėje, Puertollane, Saragosoje, Hueskoje ir Barbastro yra tik apie 6 taškai. Kitos šalys, pavyzdžiui, Vokietija, jau turi daugiau tokio tipo transporto priemonių ir turi tikslą pasiekti iki 500 degalų punktų.
  • Maža modelių įvairovė: Kadangi tai nėra tokia plačiai paplitusi technologija, šiuo metu yra nedaug prekių ženklų ir modelių, iš kurių galima rinktis, nors tai taip pat keisis laikui bėgant ir gamintojams juos gaminant didesniu mastu. Be to, degalų papildymo punktų ar vandenilio tinklo trūkumas nepadeda skatinti šio tipo transporto priemonių pardavimo. Tačiau jau turite puikių vandenilinių automobilių, tokių kaip Toyota Mirai, Hyundai Nexo, Honda Fuel Cell Clarity, Hyperion XP-1, BMW i Hydrogen NEXT ir kt.
  • ne kompaktiškas: Atsižvelgiant į vandenilio bakų ir kuro elementų sudėtingumą, šie automobiliai paprastai būna didesnių gabaritų, todėl, jei ieškote mažų komunalinių paslaugų, galite apie tai pamiršti. Bent jau kol kas, kol bus pasiektas didesnis sutankinimo laipsnis. Net kai kuriais atvejais bagažinė paprastai nėra labai erdvi, nes kiti mechaniniai komponentai užima dalį jos vietos. Šia prasme jie yra panašūs į elektrinius.
  • Pavojinga: Vandenilis yra labai lakus ir degus. Dėl šios priežasties vandenilio bakai turi būti labai atsparūs ir saugūs, atlaikyti smūgius, išvengti nuotėkio naudojant papildomas apsaugos sistemas, atlaikyti aukštą slėgį. Visa tai, kad vairuotojai ir kiti keleiviai būtų saugūs. Tai veda prie kitos išvestinės problemos, ty, atsižvelgiant į saugos taisykles, kuro elemento ir bakų naudojimo laikas paprastai yra ribotas. Šiuo metu skaičiuojama, kad vandenilio bako riba yra 15 metų, tuomet tektų jį pakeisti nauju. Kalbant apie kuro elementą, kai kurie gamintojai skaičiuoja, kad nuvažiavę apie 15 225.000 km jo galią galėtų sumažinti XNUMX%, nors po truputį šiuo atžvilgiu jie tobulėja.

Sekite mus „Google“ naujienose

Būkite pirmas, kuris pakomentuos

Palikite komentarą

Jūsų elektroninio pašto adresas nebus skelbiamas. Privalomi laukai yra pažymėti *

*

*

  1. Atsakingas už duomenis: Miguel Ángel Gatón
  2. Duomenų paskirtis: kontroliuoti šlamštą, komentarų valdymą.
  3. Įteisinimas: jūsų sutikimas
  4. Duomenų perdavimas: Duomenys nebus perduoti trečiosioms šalims, išskyrus teisinius įsipareigojimus.
  5. Duomenų saugojimas: „Occentus Networks“ (ES) talpinama duomenų bazė
  6. Teisės: bet kuriuo metu galite apriboti, atkurti ir ištrinti savo informaciją.