Ūdeņradis, nākotnes degviela?

ūdeņradis

L ūdeņraža automašīnas Viņi ir pazemināti uz otro vietu ar hibrīdauto, gāzes un elektrisko automašīnu ievērību. Tomēr ūdeņradis varētu būt nākotnes degviela ar priekšrocībām, kas ir daudz labākas par elektriskajiem transportlīdzekļiem vides aizsardzības ziņā. Un elektriskajiem automobiļiem nav izmešu, taču to akumulatori ir nopietns vides izaicinājums litija ražošanas un tā pārstrādes un atkritumu apsaimniekošanas dēļ. Tomēr ūdeņradis ir zoss, kas dēj zelta olas, visas ir priekšrocības...

Kas ir ūdeņradis?

ūdeņradis

El ūdeņradis Tas ir periodiskās tabulas ķīmiskais elements, kam raksturīgs vienkāršākais no visiem, ar atomskaitli 1. Tā ir ļoti viegla gāze, to var uzglabāt, un tā pati par sevi nerada piesārņojošas emisijas. Ar šīm īpašībām tas ir ideāls kandidāts izmantošanai kā degviela. Turklāt tas ir ļoti bagātīgs uz zemes, un to var viegli iegūt ķīmiskos procesos. Atjaunojamo enerģiju pat var izmantot šāda veida gāzes ražošanai. Tāpēc tas var būt arī veids, kā iegūt atjaunojamo enerģiju.

ūdeņraža veidi

Pastāv krāsu nomenklatūra, kas klasificē ūdeņradi pēc tā iegūšanas veida. Ir svarīgi zināt, esošie ūdeņraža veidi, kā:

  • Pelēks ūdeņradis: Šāda veida ūdeņradi iegūst, reformējot fosilo kurināmo, piemēram, dabasgāzi. Šobrīd tas ir lētākais saražotais ūdeņradis, taču ražošanas laikā atmosfērā tiek izmests CO2, tāpēc tas nav tīrs veids, kā to iegūt. Mūsdienās tas ir lētākais un visvairāk ražotais.
  • zils ūdeņradis: Tas ir cita veida ūdeņradis, kas iegūts no fosilā kurināmā, bet šoreiz ar paņēmieniem, kas spēj uztvert un uzglabāt procesa laikā radušās CO2 emisijas tā, lai tās netiktu izdalītas atmosfērā, tādējādi tam ir mazāka ietekme uz vidi nekā pelēks. Protams, emisijas tās ražošanas laikā netiek pilnībā novērstas, taču tās tiek samazinātas. Šāda veida ūdeņraža ražošanas cena ir vidēja.
  • Zaļais ūdeņradis: Viņš ir labākais no trim, un par viņu daudz runās. Šis atjaunojamais ūdeņradis tiek iegūts ūdens elektrolīzē, tāpēc procesa laikā nerodas piesārņojums. Turklāt elektrolīzes sistēmu barošana tiek veikta ar atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, vēja vai saules enerģiju, tāpēc tā ir ilgtspējīga un pilnīgi tīra degviela. Taču šobrīd tas tiek ražots mazākos daudzumos nekā iepriekšējie divi un ir visdārgākais.

Izaicinājums ir aizstāt visus citus ūdeņražus ar zaļo ūdeņradi, un šādā veidā iegūt pareizo degvielu.

Kā iegūst ūdeņradi?

zaļais ūdeņradis

Ūdeņradi, kā mēs redzējām iepriekšējā sadaļā, var ražot dažādos veidos. Bet neatkarīgi no enerģijas, kas iesaistīta tā ražošanas procesā, tagad apskatīsim veidi, kā šo gāzi var iegūt tik bagātīgs:

  • molekulārā transformācija: Šis paņēmiens tiek panākts ar virkni ķīmisku reakciju, lai iegūtu ūdeņradi. Viens no visplašāk izmantotajiem paņēmieniem ir no naftas laukiem iegūtas dabasgāzes izmantošana. Augstas temperatūras tvaiku izmanto, lai atdalītu oglekli no ūdeņraža, no kura iegūst dabasgāzi. Tādā veidā tiek iegūts diūdeņradis, no vienas puses, un oglekļa dioksīds, no otras puses.
  • Gazifikācija: ir metode, kas nodrošina gazifikāciju ar ūdens tvaiku un tīru skābekli no oglēm vai biomasas. Reaktorā ogles vai biomasu sadedzina ļoti augstā temperatūrā. Šī degšana izdala gāzes, starp kurām ir ļoti toksisks oglekļa monoksīds (CO) un, no otras puses, diūdeņradis.
  • ūdens elektrolīze: Tā ir labākā metode no trim ilgtspējības un arī pārpilnības ziņā, jo lielāko daļu zemes veido ūdens. Tāpēc to varēja iegūt no jūru un okeānu ūdens. Šim nolūkam tiek izmantota ūdens tvertne, kurā tiek ievietoti elektrodi. Pielietojot nepārtrauktu elektrisko strāvu, ūdens molekulas (H2O) tiek sadalītas skābeklī (O2) un ūdeņradī (H2). Ja šīs elektroenerģijas enerģijas avots ir atjaunojamā enerģija, piemēram, saules vai vēja enerģija, šis ūdeņradis tiek uzskatīts par zaļu.

Kā darbojas ūdeņraža dzinējs (degvielas šūna)?

ūdeņraža dzinējs

Kad mums vajag pārvērst ūdeņradi enerģijā, ūdeņraža gāzi var uzglabāt īpašās tvertnēs, no kurām tā tiek novirzīta uz kurināmā elementu. Tur tas atkal tiek rekombinēts ar gaisā esošo skābekli (kā tas notiek iekšdedzes dzinējā, kad gaiss iekļūst cilindrā, lai izraisītu degšanu), kas rada enerģisku reakciju un tādējādi tiek iegūta enerģija. Tādā veidā atmosfērā netiks izdalītas nekādas piesārņojošas gāzes, jo vienīgie atkritumi, ko rada šāda veida dzinēji, ir ūdens. Rekombinējot skābekli gaisā ar ūdeņradi, procesā veidojas H2O molekulas. Ūdens, ko varētu izmantot citiem mērķiem, tostarp ūdeņraža reģenerācijai ar elektrolīzi.

Pateicoties šai reakcijai starp ūdeņradi un skābekli jūsu kurināmā elementā, tiek ģenerēta elektrība, lai to pārvietotu elektromotoru un vadīt transportlīdzekli. Proti, ūdeņraža automašīnas būtībā ir elektriskas, lai gan tās nesaņem enerģiju no litija akumulatora vai cita veida, kas rada piesārņojumu, ne arī no hibrīddzinēja, kuram ir arī emisijas. Tomēr dažiem šāda veida transportlīdzekļiem var būt akumulators, lai uzglabātu enerģiju, kas netiek patērēta izmantošanai citā laikā. Piemēram, ja jaudas pieprasījums ir liels, tiek patērēta visa enerģija, kas nāk no kurināmā elementa, savukārt, ja tā ir zema, daļu var novirzīt uz elektromotoriem un daļu uzglabāt akumulatorā.

Daudziem no šiem transportlīdzekļiem ir arī reģeneratīvā bremze, tas ir, uzkrāt elektrisko enerģiju no bremzēšanas, tādējādi palīdzot samazināt ūdeņraža patēriņu un sasniegt labāku autonomiju. Un, kā jau minēju iepriekš, vienīgie atkritumi, kas rodas, ir ūdens, ko jūs izvadīsiet pa izplūdes cauruli.

Attiecībā ūdeņraža degvielas šūnu transportlīdzekļa sastāvdaļas, ir:

  • jaudas vadības bloks: ir sistēma, kas optimāli kontrolē jaudas padevi degvielas šūnā, kā arī akumulatoru uzlādi un šīs elektriskās enerģijas izmantošanu.
  • Elektromotors: Var būt viens vai vairāki. Tas parasti ir pastāvīgā magnēta sinhronais motors, kas pārvērš elektrību no degvielas elementa vai akumulatora strāvā, lai virzītu transportlīdzekli.
  • degvielas šūnu sprieguma pārveidotājs: ir sistēma, kas spēj pielāgot ūdeņraža kurināmā elementa saražoto elektroenerģiju, lai iegūtu motoriem atbilstošu spriegumu.
  • degvielas šūnu grupa: Tā ir patiesā sistēmas sirds, sastāvdaļa, kurā ķīmiskā enerģija, kas nāk no ūdeņraža piegādes no tvertnēm un skābekļa no gaisa, tiek pārveidota par elektrisko enerģiju.
  • Akumulators: akumulators ir atbildīgs par kurināmā elementa saražotās un no palēninājuma atgūtās enerģijas uzglabāšanu, kā arī degvielas šūnas jaudas pastiprināšanu paātrinājuma laikā liela pieprasījuma gadījumā.
  • augstspiediena tvertnes: ūdeņradis ir droši jāuzglabā augstspiediena tvertnēs. Papildus tam būs pārspiediena vārsti, brīdinājums ūdeņraža noplūdes gadījumā un trīsslāņu struktūra: viens no stiklašķiedru pastiprināta polimēra, starppolimērs un trešais no plastmasas ar oglekļa šķiedru. Viss, lai izturētu ļoti augstu spiedienu.

degvielas šūnu darbība

degvielas šūna

Mēs esam teikuši, ka degvielas šūnavai ūdeņraža kurināmā elementu elektriskais transportlīdzeklis (FCEV), ir atbildīgs par elektriskās enerģijas ražošanu no atmosfēras gaisa reakcijas starp ūdeņradi un skābekli. Lai ražotu šo elektroenerģiju, tiek izmantotas elektroķīmiskās reakcijas. Kurināmā elementi izmantos anodu un katodu katrā elektrolīta pusē. Piemēram, ūdeņradis tiek padots uz anodu un tiek izmantots katalizators, lai radītu pozitīvi lādētus jonus, kas caur elektrolītu plūst uz katodu. Tikmēr pie katoda gaiss tiek ievilkts sistēmā un savienojas ar katalizatoru, ūdeņraža joniem un elektroniem, lai kā blakusprodukti iegūtu siltumu un ūdeni. Tas izraisa strāvu, radot elektrību.

Pieredze ar ūdeņraža transportlīdzekļa vadīšanu

Padomi braukšanai sniegā, labākās automašīnas, lai sāktu braukt

Praksē, vadot ūdeņraža transportlīdzekli pieredze ir gandrīz identiska ar akumulatoru elektriskā transportlīdzekļa pieredzei. Tomēr ir dažas nelielas atšķirības, daudzas no tām laika gaitā tiks noslīpētas, kad tehnoloģijas attīstīsies, kā tas notika elektromobiļos, kuri ir daudz mainījušies no pirmajiem prezentētajiem modeļiem līdz pašreizējiem, neskatoties uz to, ka tie ir salīdzinoši salīdzinoši jauns..

Automobiļu inženieru izaicinājums ir ūdeņraža degvielas šūnas vislabāk darbojas ar pastāvīgu jaudu. Tomēr parastā transportlīdzekļa jaudas prasības, braucot ar to pa dažādiem ceļiem, piemēram, pilsētā vai šosejas, prasa mainīt jaudas padevi. Kaut kas, pie kā strādā inženieri, lai nodrošinātu vislabākos iespējamos rezultātus.

Piemēram, Toyota Mirai ir a 90 kW (120 zirgspēki) nominālā jauda. Taču ar to nepietiek ātrgaitas paātrinājumam uz šosejas, tāpēc Toyota (tāpat kā citi HFCV ražotāji) pievieno zemas ietilpības augstsprieguma akumulatoru, līdzīgi tiem, kas tiek izmantoti benzīna un elektrības hibrīdautomobiļos, lai palīdzētu sasniegt šo papildu paātrinājumu un jaudu, kad prasīja. Tas arī nenozīmē, ka ar degvielas šūnām nevar izgatavot ļoti jaudīgus auto, patiesībā Hyperion XP-1 superauto ir ūdeņraža automašīna, kas no 0 līdz 100 km/h spēj paātrināties aptuveni 2.6 sekundēs un sasniegt maksimālo ātrumu 356 km/h.

Ūdeņraža kā degvielas priekšrocības un trūkumi

plusi un mīnusi

Visbeidzot, ir svarīgi izcelt priekšrocības un trūkumi kam ir jāizmanto ūdeņradis kā degviela transportlīdzekļiem:

Priekšrocība

starp priekšrocība No ūdeņraža izmantošanas kā kurināmā mums ir:

  • Nulles emisijas: ūdeņraža transportlīdzekļi izdala ūdeni tikai kā blakusproduktu. Tāpēc jūs sniedzat savu ieguldījumu apkārtējā vidē.
  • Ātra degvielas uzpilde: degvielas uzpilde prasīs tikai dažas minūtes, jo jums būs tikai vēlreiz jāuzpilda ūdeņraža tvertnes, tāpat kā ar dīzeļdegvielu vai benzīnu. Nav nekāda sakara ar elektriskajām, kuras jāpievieno uz ilgu laiku, lai pilnībā uzlādētu akumulatoru. Turklāt elektromobiļa vidējās izmaksas ir aptuveni 8.5 eiro uz 100 km, līdzīgi kā tiek tērēti degvielai, piemēram, dīzeļdegvielai vai benzīnam. Tā vietā ūdeņradis varētu būt lētāks.
  • Atbilst ES mērķiem: ES izvirzītos mērķus emisiju samazināšanai sasniedz vairāk nekā ūdeņraža transportlīdzekļi. ES priekšlikumā 2030.gadam ir paredzēts piesārņojošo gāzu emisijas samazināt par 35%, un ūdeņraža automašīna izdala 0.
  • Minimālā apkope: Šiem elektromotoriem nepieciešama minimāla, vienkārša un lēta apkope, kā arī tie ir diezgan uzticami. Tāpēc šajā ziņā jums nebūs jāiegulda tik daudz kā iekšdedzes dzinēja transportlīdzeklī.
  • Kluss: Tie ir tikpat klusi kā elektriskie, tāpēc tie neveicinās daudzās pilsētās pastāvošo trokšņa piesārņojumu.
  • Lielāka autonomija: ūdeņraža automašīnām ir lielāka autonomija, kas ir ļoti svarīgs. Kamēr elektriskie transportlīdzekļi piedāvā vidēji 300 km nobraukumu, ūdeņraža transportlīdzekļi var sasniegt vairāk nekā divas reizes vairāk. Tuvākajā nākotnē tie varētu sasniegt pat vairāk nekā 2000 km autonomiju.
  • Nulles emisijas: ar DGT Zero Emissions uzlīmi jūs varat novietot automašīnu, nemaksājot ne santīma pilsētās, tāpēc, braucot pa pilsētu, jums ir tādas pašas priekšrocības kā ar elektromobiļiem.
  • Izturēt ārkārtējas temperatūras: Atšķirībā no 100% elektriskajām automašīnām, ūdeņraža automašīnas var darboties ekstremālākās temperatūrās. Tas diez vai būs pamanāms transportlīdzekļa veiktspējā vai autonomijā, kas notiek ar elektriskajiem.

Trūkumi

Protams, ir arī ūdeņraža transportlīdzekļiem tās trūkumi, tāpat kā viss. Visizcilākie ir:

  • Cena: Tā kā tā nav tik nobriedusi tehnoloģija, ūdeņraža transportlīdzekļiem ir augstāka cena nekā parastajiem automobiļiem vai elektromobiļiem. Tāpēc tā ir detaļa, kas jāņem vērā. Tomēr ilgtermiņā jūs varat ietaupīt uz degvielu un darbnīcā, ņemot vērā to uzticamību. Turklāt jāsaka, ka laika gaitā šīm automašīnām būs tendence samazināties, jo degvielas šūnu radīšanas tehnoloģija un arī ūdeņraža tvertnes nobriest vairāk, kam jābūt ļoti drošam, lai izturētu augstu spiedienu un izvairītos no noplūdēm. negadījumos, kas var izraisīt sprādzienus.
  • Daži punkti degvielas uzpildīšanai: Tā kā pašlaik tā ir mazākuma dzinējspēka tehnoloģija, kā tas ir elektromobiļa gadījumā, nav daudz punktu, kur uzpildīt degvielu. Tam vajadzētu pakāpeniski mainīties. Piemēram, Spānijā vietas var saskaitīt uz vienas rokas pirkstiem, jo ​​Seviljā, Albasetē, Puertollano, Saragosā, Hueskā un Barbastro ir tikai aptuveni 6 punkti. Citās valstīs, piemēram, Vācijā, jau ir vairāk šāda veida transportlīdzekļu, un to mērķis ir sasniegt līdz 500 degvielas uzpildes punktiem.
  • Maza modeļu dažādība: Tā kā tā nav tik plaši izplatīta tehnoloģija, šobrīd ir maz zīmolu un modeļu, no kuriem izvēlēties, lai gan arī tas mainīsies, laika gaitā un ražotājiem tos ražojot plašākā mērogā. Turklāt degvielas uzpildes punktu vai ūdeņraža tīkla trūkums nepalīdz veicināt šāda veida transportlīdzekļu tirdzniecību. Tomēr jums jau ir lieliskas ūdeņraža automašīnas, piemēram, Toyota Mirai, Hyundai Nexo, Honda Fuel Cell Clarity, Hyperion XP-1, BMW i Hydrogen NEXT utt.
  • nav kompakts: Ņemot vērā ūdeņraža tvertņu un degvielas elementa sarežģītību, šīm automašīnām parasti ir lielāki izmēri, tāpēc, ja meklējat maza izmēra komunālo pakalpojumu, varat par to aizmirst. Vismaz uz šo brīdi, līdz tiek sasniegta augstāka blīvējuma pakāpe. Pat dažos gadījumos bagāžnieks parasti nav ļoti ietilpīgs, jo citas mehāniskās sastāvdaļas patērē daļu no tā vietas. Šajā ziņā tie ir līdzīgi elektriskajiem.
  • Bīstami: Ūdeņradis ir ļoti gaistošs un viegli uzliesmojošs. Šī iemesla dēļ ūdeņraža tvertnēm jābūt ļoti izturīgām un drošām, izturīgām triecieniem, izvairoties no noplūdēm ar papildu drošības sistēmām un izturīgām pret augstu spiedienu. Tas viss, lai nodrošinātu vadītāju un citu pasažieru drošību. Tas noved pie citas atvasinātas problēmas, proti, degvielas elementa un tvertņu lietošanas laiks parasti ir ierobežotāks, ņemot vērā drošības noteikumus. Šobrīd tiek lēsts, ka ūdeņraža tvertnes limits ir 15 gadi, un tad tā būtu jānomaina pret jaunu. Kas attiecas uz degvielas elementu, daži ražotāji lēš, ka pēc aptuveni 15 225.000 km nobraukuma tā jauda varētu samazināties par XNUMX%, lai gan pamazām šajā ziņā uzlabojas.

Raksta saturs atbilst mūsu principiem redakcijas ētika. Lai ziņotu par kļūdu, noklikšķiniet uz šeit.

Esi pirmais, kas komentārus

Atstājiet savu komentāru

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti ar *

*

*

  1. Atbildīgais par datiem: Migels Ángels Gatóns
  2. Datu mērķis: SPAM kontrole, komentāru pārvaldība.
  3. Legitimācija: jūsu piekrišana
  4. Datu paziņošana: Dati netiks paziņoti trešām personām, izņemot juridiskus pienākumus.
  5. Datu glabāšana: datu bāze, ko mitina Occentus Networks (ES)
  6. Tiesības: jebkurā laikā varat ierobežot, atjaunot un dzēst savu informāciju.