Waterstofmotor: werking, typen, nadelen en voordelen

waterstof motor

El waterstof motor blijft een van de weddenschappen voor de toekomst van de auto-industrie. De werking ervan geeft het een reeks voordelen: waarmee u ondanks uw nadelen het hoofd boven water kunt houden. Om deze reden hebben merken als Toyota, BMW, Mazda, Hyundai en Ford dit gemaakt: grote investeringen in deze technologie.

In dit artikel zullen we een kijkje nemen op hoe werkt een waterstofmotor?wat typen er zijn en wat zijn hun belangrijkste voor- en nadelen. Op deze manier is te begrijpen waarom verschillende bedrijven eraan blijven werken, ondanks de uitbreiding van de batterij elektrische voertuigen.

Er zijn twee soorten motoren die waterstof gebruiken, verbrandingsmotoren en brandstofcel conversie motoren. Laten we eens kijken hoe ze werken en welke voor- en nadelen elk heeft.

Interne verbrandings waterstof motor

verbrandings waterstof motor

deze motoren ze gebruiken waterstof zoals benzine. Dat wil zeggen, ze verbranden het in verbrandingskamers om explosies te genereren (kinetische energie en warmte). Om deze reden is een conventionele benzinemotor kan worden aangepast om waterstof te verbranden op dezelfde manier dat ze zijn aangepast voor de GLP o GNC.

Hoe werkt de waterstofverbrandingsmotor?

De werking van deze motor lijkt sterk op die van een benzinemotor. De waterstof wordt gebruikt als brandstof en zuurstof als oxidatiemiddel. De chemische reactie wordt geïnitieerd door de vonk, die kan worden geproduceerd door een stekkers.

Waterstof heeft geen koolstofatomen, dus de reactie is: vereniging van twee waterstofmoleculen met één zuurstofmolecuul, om energie en water vrij te maken. Uitgedrukt in een chemische vergelijking: 2H2 + O2 → 2H2O.

BMW 750 hl met verbrandingswaterstofmotor met vloeibare waterstoftank

El resultaat van zijn chemische reactie is gewoon: water stoom. Echter, waterstofverbrandingsmotoren kan enige uitstoot veroorzaken afgeleid van de werking ervan. Bijvoorbeeld, kleine hoeveelheden NOx, door de lucht en de hitte van de verbrandingskamerseen uitstoot gemaakt door verbrand wat olie die oversteken zuigerveren.

como el waterstof het is een gas, wordt opgeslagen in een tank bij 700 bar druk. Dat is tussen de 350 en 280 keer meer dan de gebruikelijke spanningen in autobanden (tussen 2 en 2,5 bar). Al zijn er ook auto's geweest die waterstof in vloeibare toestand bij zeer lage temperatuur hebben opgeslagen, zoals je hieronder zult zien.

Waterstofverbrandingsmotoren bieden een aantal interessante voordeel ten opzichte van conventionele verbrandingsmotoren. Bijvoorbeeld theoretisch zouden ze kunnen werken met een zeer mager mengsel (Lambda bijna 2). Dat wil zeggen, ze zouden weinig brandstof kunnen gebruiken om te profiteren van alle lucht die binnenkomt en zeer efficiënt te worden.

Voorbeelden van waterstofverbrandingsmotor

De BMW 750 hl verbrandt waterstof die hij in een vloeibare waterstoftank heeft

De bmw 750hl ze zijn een goed voorbeeld van een waterstofmotor, die in het jaar 2000 aan het licht kwam. Hoewel het eigenlijk de BMW-benzinemotor was, aangepast om ook waterstof te verbranden.

Het had echter verschillende nadelen: de eerste, dat het de vloeibare waterstof. Dat vereiste een zeer duur magazijn gemaakt van materialen uit de lucht- en ruimtevaartindustrie om bewaar het bij temperaturen onder -250ºC. Iets dat slechts 12 of 14 dagen kon worden bereikt, een periode waarin de waterstof geleidelijk verdampte en veilig in de atmosfeer terechtkwam. Het tweede nadeel is dat door het gebruik van waterstof, verloor veel van zijn kracht en efficiëntie. De achter BMW Waterstof 7 2005 loste het deze problemen al gedeeltelijk op en bracht het waterstof op 700 bar druk, zonder dat het op een lage temperatuur hoefde te worden gehouden.

Een ander goed voorbeeld is de Waterman waterstofmotor. Een motor op fossiele brandstof ontwikkeld door een Israëlisch bedrijf, aangepast om waterstof te gebruiken. De eerste functionele versie werd in 2014 gepresenteerd en later kwam er een aangepaste en verbeterde versie. Volgens de ontwikkelaars kan het werken zonder smeerolie en heeft het een gasuitwisselingssysteem om de NOx-emissies te verminderen.

Waterman verbrandingsmotor waterstof

Bovendien is deze waterstofverbrandingsmotor zeer licht en heeft zeer weinig onderdelen, dus de productie ervan zou goedkoop zijn. Het zou kunnen werken als range extender voor elektrische auto's of als generator van elektriciteit voor het elektriciteitsnet.

brandstofcel waterstof motor

Zijn volle naam is brandstofcel conversie waterstof motor. Ondanks het woord "brandstof" verbranden ze geen waterstof. Ze gebruiken het om elektriciteit te produceren via een proces dat omgekeerd is aan elektrolyse. Daarom dragen ze een batterij, waar de chemische reactie plaatsvindt.

Werking van een waterstof-brandstofcelmotor

Net als bij de waterstofverbrandingsmotor wordt de waterstof opgeslagen in een tank onder een druk van 700 bar. Alleen in plaats van het aan een motor te leveren, bereikt het de brandstofcel met één anode en één kathode (zoals een batterij).

Honda Clarity-brandstofcel met waterstofbrandstofcelmotor

Eenmaal erin, waterstof (H2) gaat door een membraan, die het opsplitst in twee waterstofionen en twee vrije elektronen. Uitgedrukt als een chemische vergelijking: H2 → 2H+ en 2e-. Dit gebeurt omdat het membraan elektrisch geïsoleerd is en 2H+ doorlaat, maar geen elektronen doorlaat.

Deze elektronen gaan van de anode naar de kathode. van de batterij door een extern circuit, dus het genereren van de stroom elektrisch. De resulterende waterstofionen binden zich met zuurstof uit de lucht om water te vormen. Uitgedrukt als chemische formule: H2 + 1/2 O2 → H2O

Om deze reden is de brandstofcel-waterstofmotor ja het is nulemissie, omdat er geen NOx of gassen ontstaan ​​bij het verbranden van olie, zoals bij verbranding het geval is.

Hyundai Nexo met brandstofcel waterstofmotor

La membrana gebruikt in deze motoren het is duur omdat het van platina is gemaakt. Echter er zijn werken om deze hoge kosten op te lossen. Zo hebben ze aan de Technische Universiteit van Berlijn een ijzerlegering ontwikkeld die veel kosten zou kunnen drukken als deze in productie zou kunnen worden genomen.

Voorbeelden van auto's op waterstof met brandstofcellen

Dit type motor is door veel automerken gekozen. Honda bijvoorbeeld met zijn Duidelijke brandstofcel, of Toyota met de Mirai en ander zwaar transportwerk zoals: waterstof aangedreven vrachtwagen.

Hieraan moet worden toegevoegd de Hyundai neo, Hopium-machine, de Landrover waterstof verdedigen, BMW i Waterstof NEXT, Mercedes GLC F-CELL en de vrachtwagen van hetzelfde merk GenH2.

BMW i Hydrogen NEXT met waterstofbrandstofcel

Nadelen van de waterstofmotor

  • De katalysatoren die worden gebruikt bij de chemische reactie van een brandstofcel-waterstofmotor zijn van dure materialenzoals platina. Tenminste totdat deze wordt vervangen door een goedkopere, zoals de eerder genoemde van de Technische Universiteit van Berlijn.
  • Om waterstof te verkrijgen, moet het worden uitgevoerd met: thermochemische processen voor fossiele brandstoffen of elektrolyse van water, wat een energieverbruik vereist. Belangrijkste kritiek op waterstofmotoren, aangezien de elektriciteit direct in de accu van een elektrische auto kan worden opgeslagen voor gebruik.
  • Zodra de waterstof is verkregen, het moet onder druk in de cellen of tanks worden gebracht. Een proces dat ook extra energie kost.
  • De waterstof cellen zijn duur om te produceren, moeten ze zeer goed bestand zijn tegen de hoge drukken waarbij waterstof moet worden opgeslagen.

Voordelen van de waterstofmotor:

  • El gewicht van waterstofcellen is minder dan die van accu's van elektrische voertuigen. Daarom wordt het gebruik ervan in zwaar transport onderzocht als alternatief voor elektrische vrachtwagens op batterijen. Om lange afstanden te kunnen afleggen is het gewicht hiervan zeer groot.
  • Waterstof opladen gaat sneller dan vandaag de batterij van een elektrische auto opladen.
  • In tegenstelling tot een elektrisch voertuig met een batterij, heeft een voertuig op waterstof met brandstofcel geen grote batterij nodig. Dat is waarom vereist minder lithium of andere materialen die mogelijk schaars zijn. Een waterstofverbrandingsmotor heeft niet direct een lithiumbatterij of iets dergelijks nodig.
  • Brandstofcellen gaan de levensduur van de auto mee. In tegenstelling tot elektrische batterijen, die vanwege hun grootte en capaciteit erg duur zijn om te vervangen. De accu die bij een waterstofmotor hoort is kleiner en daardoor goedkoper te vervangen.
  • Vergeleken met een motor op fossiele brandstof gebruiken waterstofmotoren met brandstofcellen een elektromotor, dus dat zijn ze: extreem stil.

Hoe waterstof wordt getankt

Een Mercedes GLC F-Cell tanken met waterstof

Waterstofmotoren hebben het nadeel dat hun tank of brandstofcel waterstof onder zeer hoge druk moet bevatten. Daarom, de bevoorradingspunten moet ook voldoen met 700 bar druk dat ze dragen

deze vereist de oprichting van een infrastructuur om dit type voertuig te kunnen tanken. Dat wil zeggen, hetzelfde probleem dat batterij-elektrische voertuigen hebben. Hoe dan ook, het tanken gaat veel sneller dan die van deze, omdat deze hetzelfde is als die van LPG- of GLC-voertuigen.

autonomie van een waterstofauto

De huidige auto's met een brandstofcelmotor op waterstof hebben een autonomie die vergelijkbaar is met die van benzine. Bijvoorbeeld, de Toyota Mirai kondigt 650 km . aan met de cel vol, de Hyundai Nexo 756 km en BMW iX5 Waterstof 700km.

De autonomie van een moderne waterstofauto is hoog

anderen vinden het leuk Hopium Machina kondigt actieradius aan van 1.000 km, hoewel het een cijfer is dat voorlopig moet worden bevestigd wanneer het zich voordoet. Autonomie is in ieder geval niet zo belangrijk als bij een elektrische batterij, aangezien het tanken veel sneller gaat. Waar je wel rekening mee moet houden is het aantal tankpunten.

Is een waterstofauto veilig?

Merken werken al jaren op dit type motor te verbeteren efficiëntie, lagere kosten en natuurlijk laat ze zijn looien verzekering zoals fossiele brandstoffen.

Bovendien, veiligheidsnormen vereist in Europa, de VS en Japan, zijn een garantie dat auto's op waterstof veilig zijn. Zonder verder te gaan, beweert Toyota dat de tank van de Mirai zo resistent is dat hij kogelvrij is.

Zien we de dag komen dat alle auto's op waterstof rijden? De tijd zal het leren. Wat wel duidelijk is, is dat de merken blijven investeren en dat het enkele voordelen heeft die het een plausibel alternatief in emissievrij vervoer houden.


Volg ons op Google Nieuws

3 reacties, laat de jouwe achter

Laat je reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

*

*

  1. Verantwoordelijk voor de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel van de gegevens: Controle SPAM, commentaarbeheer.
  3. Legitimatie: uw toestemming
  4. Mededeling van de gegevens: De gegevens worden niet aan derden meegedeeld, behalve op grond van wettelijke verplichting.
  5. Gegevensopslag: database gehost door Occentus Networks (EU)
  6. Rechten: u kunt uw gegevens op elk moment beperken, herstellen en verwijderen.

  1.   judith lopez reyes zei

    Hoe maak ik een stroomschema van de bedrijfsprocessen van de waterstofmotor?

  2.   overwinnaar zei

    interessante pagina

  3.   Ricardo zei

    Ik visualiseer al dagen waterstofmotoren, waarom die verandering? als we fossiele verbrandingsmotoren hebben. (benzine), werkt het niet met waterstof? Het hele probleem is de aanbetaling, als het net als de gasflessen (verwisselbaar) zou zijn, zouden we naar mijn mening geen problemen hebben.
    Aan de andere kant zijn de accu's wanneer hun levensduur eindigt, waar ze worden gerecycled, terwijl het nu een eenvoudige schoenendoos is en de plug-in hybrides in feite het hele voertuig zijn. Dank je