Hydrogenmotor: drift, typer, ulemper og fordeler

El hydrogenmotor er fortsatt en av innsatsene for fremtiden til bilindustrien. Driften gir den en rekke fordeler som lar deg holde deg flytende til tross for ulempene dine. Av denne grunn har merker som Toyota, BMW, Mazda, Hyundai og Ford laget store investeringer i denne teknologien.

I denne artikkelen skal vi ta en titt på hvordan fungerer en hydrogenmotorhva typen det er og hva er deres viktigste fordeler og ulemper. På denne måten kan det forstås hvorfor flere selskaper fortsetter å jobbe med det, til tross for utvidelsen av elektriske batterier.

Det er to typer motorer som bruker hydrogen, forbrenningsmotorer og brenselcellekonverteringsmotorer. La oss se hvordan de fungerer og hvilke fordeler og ulemper hver enkelt har.

Forbrenningshydrogenmotor

disse motorene de bruker hydrogen som bensin. Det vil si at de brenner det i forbrenningskamre for å generere eksplosjoner (kinetisk energi og varme). Av denne grunn, en konvensjonell bensinmotor kan tilpasses for å brenne hydrogen på samme måte som de er tilpasset GLP o GNC.

Hvordan fungerer hydrogenforbrenningsmotoren?

Driften til denne motoren er veldig lik den til en bensinmotor. De hydrogen brukes som drivstoff og oksygen som oksidant. Den kjemiske reaksjonen initieres av gnisten, som kan produseres av en plugger.

Hydrogen har ingen karbonatomer, så reaksjonen er forening av to hydrogenmolekyler med ett oksygenmolekyl, for å frigjøre energi og vann. Uttrykt i en kjemisk ligning: 2 H2 + O2 → 2 H2.

El resultat av dens kjemiske reaksjon er ganske enkelt vanndamp. Imidlertid hydrogenforbrenningsmotorer kan gi noen utslipp avledet fra driften. For eksempel, små mengder NOx, av luften og varmen fra forbrenningskamreen utslipp produsert av brenn litt olje som krysser stempelringer.

Som hydrogen det er en gass, lagres i en tank ved 700 bar trykk. Noe som er mellom 350 og 280 ganger mer enn det vanlige trykket i bildekk (mellom 2 og 2,5 bar). Selv om det også har vært biler som har lagret hydrogen i flytende tilstand ved svært lav temperatur, som du vil se nedenfor.

Hydrogenforbrenningsmotorer tilbyr noen interessante nytte over konvensjonelle forbrenningsmotorer. For eksempel, teoretisk sett kunne de arbeide med en veldig mager blanding (Lambda nær 2). Det vil si at de kunne brukt lite drivstoff for å utnytte all luften som kommer inn og bli veldig effektive.

Eksempler på hydrogenforbrenningsmotor

den bmw 750hl de er et godt eksempel på en hydrogenmotor, som kom til syne i år 2000. Selv om det egentlig var BMWs bensinmotor, tilpasset for å brenne hydrogen også.

Imidlertid hadde den flere ulemper: den første, at den lagret flytende hydrogen. Noe som krevde et svært kostbart lager laget av materialer fra romfartsindustrien til oppbevar den ved temperaturer under -250ºC. Noe som bare kunne oppnås i 12 eller 14 dager, en periode hvor hydrogenet gradvis fordampet og ble trygt sluppet ut i atmosfæren. Den andre ulempen er at ved å bruke hydrogen, mistet mye av kraften og effektiviteten. Den bak BMW Hydrogen 7 I 2005 løste den allerede delvis disse problemene og tok hydrogenet til 700 bar trykk, uten at det var nødvendig å holde det ved en lav temperatur.

Et annet godt eksempel er Aquarius hydrogenmotor. En fossil drivstoffmotor utviklet av et israelsk selskap, som var tilpasset for å bruke hydrogen. Den første funksjonelle versjonen ble presentert i 2014 og senere kom en modifisert og forbedret versjon. Ifølge utviklerne kan den fungere uten smøreolje og har et gassutvekslingssystem for å redusere NOx-utslipp.

I tillegg er denne hydrogenforbrenningsmotoren veldig lett og har svært få deler, så produksjonen ville være billig. Den kan fungere som en rekkeviddeforlenger for elbiler eller som en generator av strøm til strømnettet.

brenselcelle hydrogenmotor

Hans fulle navn er brenselcellekonvertering hydrogenmotor. Til tross for ordet "drivstoff", brenner de ikke hydrogen. De bruker den til å produsere elektrisitet gjennom en prosess som er omvendt av elektrolyse. Det er derfor de bærer et batteri, hvor den kjemiske reaksjonen finner sted.

Drift av en hydrogen brenselcellemotor

Som i hydrogenforbrenningsmotoren lagres hydrogenet i en tank med et trykk på 700 bar. Bare i stedet for å levere den til en motor, når den brenselcelle med én anode og én katode (som et batteri).

En gang i det, hydrogen (H2) går gjennom en membran, som bryter det ned til to hydrogenioner og to frie elektroner. Uttrykt som en kjemisk ligning: H2 → 2H+ og 2e-. Dette skjer fordi nevnte membran er elektrisk isolert og lar 2H+ passere gjennom, men lar ikke elektroner passere.

Disse elektronene går fra anoden til katoden. fra batteriet via en ekstern krets, genererer dermed strømmen elektrisk. De resulterende hydrogenionene binder seg til oksygen fra luften for å danne vann. Uttrykt som en kjemisk formel: H2 + 1/2 O2 → H2O

Av denne grunn, brenselcelle hydrogenmotor ja det er null utslipp, da det ikke er produksjon av NOx eller gasser som følge av forbrenning av olje, slik tilfellet er ved forbrenning.

La membrana brukt i disse motorene det er dyrt fordi det er laget av platina. Men det finnes arbeid for å løse denne høye kostnaden. For eksempel har de ved det tekniske universitetet i Berlin utviklet en jernlegering som kan senke kostnadene mye, dersom den kunne settes i produksjon.

Eksempler på brenselcelle-hydrogendrevne biler

Denne typen motor er valgt av mange bilmerker. For eksempel Honda med sin Clarity brenselcelle, eller Toyota med Mirai og annet tungtransportarbeid som f.eks hydrogendrevet lastebil.

Til disse må legges Hyundai nexo, The Hopium Machine, Land Rover forsvare hydrogen, The BMW i Hydrogen NESTE, The Mercedes GLC F-CELL og lastebilen av samme merke GenH2.

Ulemper med hydrogenmotoren

• Katalysatorene som brukes i den kjemiske reaksjonen til en brenselcelle-hydrogenmotor er av dyre materialersom platina. I hvert fall inntil den erstattes av en billigere, som den som er nevnt før fra det tekniske universitetet i Berlin.
• For å få Hydrogen må det utføres med termokjemiske prosesser for fossilt brensel eller elektrolyse av vann, som krever et energiforbruk. Hovedkritikk av hydrogenmotorer, siden elektrisiteten kunne lagres direkte i batteriet til en elbil for bruk.
• Når hydrogenet er oppnådd, den må innføres under trykk i cellene eller tankene. En prosess som også krever ekstra energiforbruk.
• Las hydrogenceller dens dyrt å produsere, må de være svært motstandsdyktige for å tåle de høye trykket som hydrogen må lagres ved.

Fordeler med hydrogenmotoren

• El vekten av hydrogenceller er mindre enn batteriene til elbiler. Det er grunnen til at bruken i tungtransport studeres som et alternativ til batterielektriske lastebiler. For å kunne dekke lange avstander er vekten på disse veldig stor.
• Det går raskere å lade opp hydrogen enn å lade batteriet til en elbil i dag.
• I motsetning til et batterielektrisk kjøretøy, trenger ikke et brenselcelle-hydrogendrevet kjøretøy et stort batteri. Derfor krever mindre litium eller andre materialer som kan være mangelvare. En hydrogenforbrenningsmotor krever ikke direkte et litiumbatteri eller andre lignende.
• Drivstoffceller varer hele bilens levetid. I motsetning til elektriske batterier, som på grunn av størrelse og kapasitet er svært kostbare å erstatte. Batteriet knyttet til en hydrogenmotor er mindre og derfor billigere å erstatte.
• Sammenlignet med en fossil motor, bruker brenselcelle hydrogenmotorer en elektrisk motor, så de er det ekstremt stillegående.

Hvordan hydrogen fylles på

Hydrogenmotorer har den ulempen at tanken eller brenselcellen må inneholde hydrogen ved svært høyt trykk. derfor forsyningspunkter må også overholde med 700 bar trykk de bærer.

Dette krever etablering av en infrastruktur forsyning for å kunne fylle drivstoff på denne typen kjøretøy. Det vil si det samme problemet som batterielektriske kjøretøy har. Likevel, drivstoffpåfyllingen er mye raskere enn disse, fordi det er det samme som for LPG- eller GLC-kjøretøyer.

autonomi til en hydrogenbil

Nåværende biler med hydrogenbrenselcellemotor har autonomi som ligner på bensin. For eksempel, Toyota Mirai annonserer 650 km med cellen full, den Hyundai Nexo 756 km og BMW iX5 Hydrogen 700km.

andre liker Hopium Machina kunngjør en rekkevidde på 1.000 km, selv om det er et tall som foreløpig må bekreftes når det inntreffer. Uansett er ikke autonomi like viktig som i et elektrisk batteri siden tanking går mye raskere. Det du må ta hensyn til er antall tankpunkter.

Er en hydrogenbil trygg?

Merker har fungert i årevis på denne typen motor å forbedre effektivitet, lavere kostnader og selvfølgelig få dem til å være tan forsikring som fossilt brensel.

I tillegg, sikkerhetsstandarder som kreves i Europa, USA og Japan, er en garanti for at hydrogendrevne biler er trygge. Uten å gå videre skryter Toyota av at tanken til Mirai er så motstandsdyktig at den er skuddsikker.

Vil vi se dagen komme da alle biler drives av hydrogen? Tiden vil vise. Det som er klart er at merkene fortsetter å investere og at det har noen fordeler som holder det som et plausibelt alternativ innen nullutslippstransport.