Hydrogen, fremtidens drivstoff?

hydrogen

den hydrogenbiler De har blitt henvist til andreplass med fremtredende hybrid-, gass- og elbiler. Imidlertid kan hydrogen være fremtidens drivstoff, med fordeler som er langt bedre enn elbiler når det gjelder respekt for miljøet. Og det er at elbiler ikke har noen utslipp, men batteriene deres representerer en alvorlig miljøutfordring på grunn av produksjonen av litium og resirkulering og avfallshåndtering. Imidlertid er hydrogen gåsen som legger gulleggene, alle er fordeler...

Hva er hydrogen?

hydrogen

El hydrogen Det er et kjemisk grunnstoff i det periodiske system som kjennetegnes ved å være det enkleste av alle, med atomnummer 1. Det er en veldig lett gass, den kan lagres, og den genererer ikke forurensende utslipp av seg selv. Med disse egenskapene er den en perfekt kandidat for bruk som drivstoff. I tillegg er det svært rikelig på jorden, og det kan enkelt produseres gjennom kjemiske prosesser. Fornybar energi kan til og med brukes til å produsere denne typen gass. Derfor kan det også være en måte å skaffe fornybar energi på.

typer hydrogen

Det er en fargenomenklatur som klassifiserer hydrogen i henhold til måten det er oppnådd på. Det er viktig å kjenne til eksisterende typer hydrogen, som:

  • Grått hydrogen: Denne typen hydrogen oppnås ved å reformere fossilt brensel, for eksempel naturgass. Det er det billigste hydrogenet å produsere for øyeblikket, men CO2 slippes ut i atmosfæren under produksjonen, så det er ikke en ren måte å skaffe det på. Det er den billigste og mest produserte i dag.
  • blått hydrogen: Det er en annen type hydrogen hentet fra fossilt brensel, men denne gangen med teknikker som er i stand til å fange opp og lagre CO2-utslippene som produseres under prosessen slik at de ikke slippes ut i atmosfæren, så det har mindre miljøpåvirkning enn grå. Selvfølgelig er utslippene under produksjonen ikke fullstendig eliminert, men de reduseres. Produksjonsprisen på denne typen hydrogen er middels.
  • Grønt hydrogen: Han er den beste av de tre, og han kommer til å bli snakket mye om. Dette fornybare hydrogenet oppnås gjennom elektrolyse av vann, slik at det ikke genereres forurensning under prosessen. I tillegg, for å mate elektrolysesystemene, gjøres det med fornybare energier som vind eller sol, så det er et bærekraftig og helt rent drivstoff. Imidlertid produseres den i dag i mindre kvanta enn de to foregående og er den dyreste.

Utfordringen er å erstatte alle andre hydrogener med grønt hydrogen, og på denne måten få riktig drivstoff.

Hvordan oppnås hydrogen?

grønt hydrogen

Hydrogen, som vi har sett i forrige avsnitt, kan produseres på ulike måter. Men uavhengig av energien som er involvert i produksjonsprosessen, la oss nå se på måter denne gassen kan oppnås på så rikelig:

  • molekylær transformasjon: Denne teknikken oppnås fra en rekke kjemiske reaksjoner for å oppnå hydrogen. Blant de mest brukte teknikkene er bruk av naturgass hentet fra oljefelt. Høytemperaturdamp brukes til å skille karbonet fra hydrogenet som naturgassen er laget av. Slik oppnås dihydrogen på den ene siden og karbondioksid på den andre.
  • Gassifisering: er en metode som oppnår gassifisering med vanndamp og rent oksygen fra kull eller biomasse. I en reaktor brennes kull eller biomasse ved svært høye temperaturer. Denne forbrenningen frigjør gasser, blant annet det svært giftige karbonmonoksid (CO) og dihydrogen på den annen side.
  • elektrolyse av vann: Det er den beste metoden av de tre når det gjelder bærekraft og også når det gjelder overflod, siden det meste av jorden består av vann. Derfor kunne den fås fra vannet i hav og hav. Til dette brukes en vanntank hvor elektroder settes inn. Ved å påføre en kontinuerlig elektrisk strøm separeres vannmolekylene (H2O) i oksygen (O2) og hydrogen (H2). Når kraftkilden for denne elektrisiteten er fornybar energi, som sol eller vind, sies dette hydrogenet å være grønt.

Hvordan fungerer en hydrogenmotor (brenselcelle)?

hydrogenmotor

Når vi trenger det konvertere hydrogen til energi, kan hydrogengass lagres i bestemte tanker hvorfra den kanaliseres til en brenselcelle. Der blir det rekombinert igjen med oksygenet i luften (slik som skjer i en forbrenningsmotor når luft kommer inn i sylinderen for å forårsake forbrenning), noe som gir en energisk reaksjon og dermed oppnås energi. På denne måten vil ingen forurensende gasser av noe slag slippes ut i atmosfæren, siden det eneste avfallet som genereres av denne typen motorer er vann. Å rekombinere oksygen i luften med hydrogen skaper H2O-molekyler i prosessen. Et vann som kan brukes til andre formål, blant annet til å regenerere hydrogen gjennom elektrolyse.

Takket være denne reaksjonen mellom hydrogen og oksygen i brenselcellen din, genereres elektrisitet for å flytte elektrisk motor og kjøre kjøretøyet. Det vil si at hydrogenbiler i hovedsak er elektriske, selv om de ikke får energien fra et litiumbatteri eller en annen type som forurenser, og heller ikke fra en hybridmotor som også har utslipp. Noen kjøretøy av denne typen kan imidlertid ha et batteri for å lagre energien som ikke forbrukes til bruk på et annet tidspunkt. For eksempel når strømbehovet er høyt forbrukes all energien som kommer fra brenselcellen, mens hvis den er lav kan en del viderekobles til elmotorene og en del lagres i batteriet.

Mange av disse kjøretøyene har også en regenerativ brems, det vil si å akkumulere elektrisk energi fra bremsing, og dermed bidra til å redusere hydrogenforbruket og oppnå bedre autonomi. Og, som jeg nevnte tidligere, er det eneste avfallet som genereres vann, som du vil drive ut gjennom eksosrøret ditt.

Som for komponenter i et hydrogenbrenselcellekjøretøy, vi har:

  • strømstyringsenhet: er et system som optimalt styrer leveringen av kraft i brenselcellen, samt lading av batteriene og bruken av denne elektriske energien.
  • Elektrisk motor: Det kan være en eller flere. Dette er vanligvis en permanent magnet synkronmotor som vil konvertere elektrisitet fra brenselcellen eller batteriet til kraft for å drive kjøretøyet.
  • brenselcelle spenningsomformer: er systemet i stand til å tilpasse elektrisiteten som genereres av hydrogenbrenselcellen for å oppnå tilstrekkelig spenning for motorene.
  • brenselcellegruppe: Det er systemets sanne hjerte, komponenten der den kjemiske energien som kommer fra tilførsel av hydrogen fra tankene og oksygen fra luften omdannes til elektrisk energi.
  • Batteri: Batteriet har ansvaret for å lagre energien generert av brenselcellen og som gjenvinnes fra retardasjon, samt forsterke kraften til brenselcellen under akselerasjon i tilfeller med høy etterspørsel.
  • høytrykkstanker: hydrogen må lagres trygt i høytrykkstanker. I tillegg kommer overtrykksventiler, varsling ved hydrogenlekkasje og trelagsstruktur: en laget av glassfiberarmert polymer, en mellompolymer og den tredje laget av karbonfiberforsterket plast. Alt for å tåle svært høye trykk.

brenselcelledrift

brenselcelle

Vi har sagt at brenselcelle, eller Hydrogen Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV), er ansvarlig for å generere elektrisk energi fra reaksjonen mellom hydrogen og oksygen fra luften i atmosfæren. Vel, for å produsere den elektrisiteten, brukes elektrokjemiske reaksjoner. Brenselceller vil bruke en anode og en katode på hver side av elektrolytten. For eksempel tilføres hydrogen til anoden og en katalysator brukes til å generere positivt ladede ioner som strømmer gjennom elektrolytten til katoden. I mellomtiden, ved katoden, trekkes luft inn i systemet og kombineres med en katalysator, hydrogenioner og elektroner for å produsere varme og vann som biprodukter. Dette induserer en strøm som genererer elektrisitet.

Erfaring med å kjøre hydrogenbil

Tips om snøkjøring, beste biler å begynne å kjøre

I praksis, når du kjører et hydrogenkjøretøy opplevelsen er nesten identisk med den for et elektrisk elektrisk kjøretøy med batteri. Det er imidlertid noen små forskjeller, mange av dem vil bli foredlet over tid, når teknologien skrider frem, slik de også gjorde i elbiler, som har endret seg mye fra de første modellene presentert til de nåværende, til tross for at de er relativt ung..

Utfordringen for bilingeniører er at hydrogen brenselceller fungerer best med konstant kraft. Kraftkravene til et konvensjonelt kjøretøy når det kjøres på forskjellige veier, for eksempel urbane eller motorveier, krever imidlertid endringer i kraftforsyningen. Noe som ingeniører jobber med for å levere best mulig resultater.

For eksempel har Toyota Mirai en 90 kW (120 hestekrefter) merkeeffekt. Men det er ikke nok for høyhastighets motorveiakselerasjon, så Toyota (i likhet med andre HFCV-produsenter) legger til et lavkapasitets, høyspentbatteri, omtrent som de som brukes i bensin-elektriske hybridbiler, for å bidra til å oppnå den ekstra akselerasjonen og kraften når krevde. Dette betyr heller ikke at veldig kraftige biler ikke kan lages med brenselceller, faktisk er Hyperion XP-1 superbil en hydrogenbil som kan akselerere fra 0-100 km/t på omtrent 2.6 sekunder, og nå topphastigheter på 356 km/t.

Fordeler og ulemper med hydrogen som drivstoff

fordeler og ulemper

Til slutt er det viktig å fremheve fordeler og ulemper som må bruke hydrogen som drivstoff for kjøretøy:

Advantage

Blant de nytte Fra bruken av hydrogen som drivstoff har vi:

  • Null utslipp: hydrogenkjøretøyer frigjør bare vann som et biprodukt. Derfor bidrar du til miljøet.
  • Rask påfylling: det tar bare noen få minutter å fylle drivstoff, siden du bare trenger å fylle hydrogentankene igjen som du ville gjort med diesel eller bensin. Ingenting å gjøre med elektriske, som må kobles til i lang tid for å lade batteriet fullt. I tillegg er gjennomsnittskostnaden for en elbil omtrent €8.5 per 100 km, tilsvarende det som brukes på drivstoff som diesel eller bensin. I stedet kan hydrogen være billigere.
  • Oppfyller EUs mål: målene satt av EU for å redusere utslipp er mer enn oppfylt av hydrogenkjøretøyer. I EU-forslaget for 2030 er det ment å redusere utslippene av forurensende gasser med 35 %, og hydrogenbilen slipper ut 0.
  • Minimum vedlikehold: Disse elektriske motorene trenger minimalt, enkelt og billig vedlikehold, i tillegg til å være ganske pålitelige. Derfor trenger du ikke å investere så mye som i et kjøretøy med forbrenningsmotor i denne forbindelse.
  • Stille: De er like stillegående som elektriske, så de vil ikke bidra til støyforurensningen som finnes i mange byer.
  • Større autonomi: Hydrogenbiler har større autonomi, noe veldig viktig. Mens elbiler har en rekkevidde på 300 km i gjennomsnitt, kan hydrogenbiler oppnå mer enn det dobbelte. De kan til og med oppnå autonomi på mer enn 2000 km i nær fremtid.
  • Null utslipp: med DGT Zero Emissions-klistremerket kan du parkere uten å betale en krone i byer, slik at du kan ha de samme fordelene som med elbiler når du kjører gjennom urbane områder.
  • Tåler ekstreme temperaturer: I motsetning til 100 % elbiler, kan hydrogenbiler operere i mer ekstreme temperaturer. Det vil knapt merkes i ytelsen til kjøretøyet eller i dets autonomi, noe som skjer med elektriske.

Ulemper

Det har selvfølgelig også hydrogenbiler dens ulemper, som alt. De mest fremtredende er:

  • Pris: Siden det ikke er en så moden teknologi, har hydrogenbiler en høyere pris enn konvensjonelle biler eller elbiler. Derfor er det en detalj å vurdere. Men i det lange løp kan du spare på drivstoff og på verkstedet, gitt hvor pålitelige de er. I tillegg må det sies at disse bilene vil ha en tendens til å gå ned i pris ettersom tiden går, siden teknologien for å lage brenselceller og også for hydrogentanker vil modnes mer, noe som må være veldig trygt for å tåle høyt trykk og unngå lekkasjer i ulykker, som kan føre til eksplosjoner.
  • Få poeng å fylle på: Ettersom det foreløpig er en minoritetsfremdriftsteknologi, slik tilfellet er med elbilen, er det ikke mange poengene å fylle på. Dette bør gradvis endres. I Spania, for eksempel, kan stedene telles på fingrene på én hånd, siden det bare er omtrent 6 punkter i Sevilla, Albacete, Puertollano, Zaragoza, Huesca og Barbastro. Andre land, som Tyskland, har allerede flere kjøretøy av denne typen, og har som mål å nå opp til 500 tankpunkter.
  • Lite utvalg av modeller: Siden det ikke er en så utbredt teknologi, er det foreløpig få merker og modeller å velge mellom, selv om dette også vil endre seg etter hvert som tiden går og produsentene produserer dem i større skala. I tillegg bidrar ikke mangelen på tankpunkter eller hydrogennett til å oppmuntre til salg av denne typen kjøretøy. Imidlertid har du allerede flotte hydrogenbiler som Toyota Mirai, Hyundai Nexo, Honda Fuel Cell Clarity, Hyperion XP-1, BMW i Hydrogen NEXT, etc.
  • ikke kompakt: Gitt kompleksiteten til hydrogentankene og brenselcellen har disse bilene en tendens til å ha større dimensjoner, så hvis du leter etter små verktøy, kan du glemme det. I hvert fall for øyeblikket, inntil en høyere grad av komprimering er oppnådd. Selv i noen tilfeller er bagasjerommet vanligvis ikke veldig romslig, siden andre mekaniske komponenter bruker deler av plassen. Slik sett ligner de på elektriske.
  • peligroso: Hydrogen er svært flyktig og brannfarlig. Av denne grunn må hydrogentanker være svært motstandsdyktige og sikre, tåle støt, unngå lekkasjer med ekstra sikkerhetssystemer og tåle høyt trykk. Alt for å holde sjåfører og andre passasjerer trygge. Dette fører til et annet avledet problem, som er at brenselcellen og tankene vanligvis har en mer begrenset levetid, gitt sikkerhetsforskriftene. Foreløpig er det anslått at grensen for en hydrogentank er 15 år, da må den byttes ut med en ny. Når det gjelder brenselcellen, anslår noen produsenter at den kan redusere kraften med 15 % etter å ha brukt rundt 225.000 XNUMX km, selv om de gradvis forbedrer seg i denne forbindelse.

Følg oss på Google Nyheter

Bli den første til å kommentere

Legg igjen kommentaren

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *

*

*

  1. Ansvarlig for dataene: Miguel Ángel Gatón
  2. Formålet med dataene: Kontroller SPAM, kommentaradministrasjon.
  3. Legitimering: Ditt samtykke
  4. Kommunikasjon av dataene: Dataene vil ikke bli kommunisert til tredjeparter bortsett fra ved juridisk forpliktelse.
  5. Datalagring: Database vert for Occentus Networks (EU)
  6. Rettigheter: Når som helst kan du begrense, gjenopprette og slette informasjonen din.