Водоник, гориво будућности?

Л аутомобили на водоник Они су пали на друго место са истакнутошћу хибридних, гасних и електричних аутомобила. Међутим, водоник би могао бити гориво будућности, са предностима које су далеко супериорније од електричних возила у погледу поштовања животне средине. А то је да електрични аутомобили немају емисију, али њихове батерије представљају озбиљан еколошки изазов због производње литијума и његове рециклаже и управљања отпадом. Међутим, водоник је гуска која носи златна јаја, све су предности...

Шта је водоник?

El водоник То је хемијски елемент периодног система који се одликује најједноставнијим од свих, са атомским бројем 1. То је веома лаган гас, може се складиштити и сам по себи не ствара загађујуће емисије. Са овим карактеристикама је савршен кандидат за употребу као гориво. Поред тога, има га у изобиљу на земљи и лако се може произвести хемијским процесима. Обновљива енергија се чак може користити за производњу ове врсте гаса. Дакле, то може бити и начин добијања обновљиве енергије.

врсте водоника

Постоји номенклатура боја која класификује водоник према начину на који је добијен. Важно је познавати постојеће врсте водоника, како:

• Сиви водоник: Ова врста водоника се добија реформисањем фосилних горива, као што је природни гас. То је тренутно најјефтинији водоник за производњу, али се ЦО2 емитује у атмосферу током производње, тако да није чист начин да се добије. Данас је најјефтинији и највише произведен.
• плави водоник: То је још једна врста водоника који се добија из фосилних горива, али овог пута са техникама које су способне да захвате и складиште емисије ЦО2 које се производе током процеса тако да се не испуштају у атмосферу, тако да има мањи утицај на животну средину од сива. Наравно, емисије током његове производње нису потпуно елиминисане, али су смањене. Производна цена ове врсте водоника је средња.
• Зелени водоник: Он је најбољи од њих тројице и о њему ће се много причати. Овај обновљиви водоник се добија електролизом воде, тако да се током процеса не ствара загађење. Поред тога, за напајање система електролизе то се ради са обновљивим изворима енергије као што су ветар или соларна енергија, тако да је то одрживо и потпуно чисто гориво. Међутим, тренутно се производи у мањим количинама од претходне две и најскупљи је.

Изазов је заменити све остале водонике зеленим водоником, и то на овај начин набавите право гориво.

Како се добија водоник?

Водоник, као што смо видели у претходном одељку, може се произвести на различите начине. Али без обзира на енергију укључену у његов производни процес, погледајмо сада начине на које се овај гас може добити тако обилно:

• молекуларна трансформација: Ова техника се постиже низом хемијских реакција за добијање водоника. Међу техникама које се најчешће користе је коришћење природног гаса добијеног из нафтних поља. Високотемпературна пара се користи за одвајање угљеника од водоника од којег се прави природни гас. Тако се добија диводоник с једне стране и угљен-диоксид с друге стране.
• Гасификација: је метода којом се постиже гасификација воденом паром и чистим кисеоником из угља или биомасе. У реактору се угаљ или биомаса сагоревају на веома високим температурама. Ово сагоревање ослобађа гасове међу којима је, са друге стране, високо токсичан угљен-моноксид (ЦО) и диводоник.
• електролиза воде: То је најбољи метод од три у смислу одрживости и такође у погледу обиља, пошто се већина земље састоји од воде. Стога се може добити из воде мора и океана. За ово се користи резервоар за воду где се убацују електроде. Применом континуиране електричне струје, молекули воде (Х2О) се раздвајају на кисеоник (О2) и водоник (Х2). Када је извор енергије за ову електричну енергију обновљива енергија, као што је соларна или ветар, за овај водоник се каже да је зелен.

Како ради водонични мотор (горива ћелија)?

Кад нам затреба претварају водоник у енергију, водоник се може складиштити у одређеним резервоарима одакле се каналише у гориву ћелију. Тамо се поново рекомбинује са кисеоником у ваздуху (као што се дешава у мотору са унутрашњим сагоревањем када ваздух улази у цилиндар да изазове сагоревање), што производи енергетску реакцију и тако се добија енергија. На овај начин се у атмосферу неће емитовати загађујући гасови било које врсте, јер је једини отпад који ствара овај тип мотора вода. Рекомбиновање кисеоника у ваздуху са водоником ствара молекуле Х2О у процесу. Вода која се може користити у друге сврхе, укључујући регенерацију водоника путем електролизе.

Захваљујући овој реакцији између водоника и кисеоника у вашој горивној ћелији, ствара се електрична енергија која покреће електромотор и вози возило. Односно, аутомобили на водоник су у суштини електрични, иако не добијају енергију од литијумске батерије или друге врсте која загађује, нити од хибридног мотора који такође има емисије. Међутим, нека возила овог типа могу имати батерију за складиштење енергије која се не троши за коришћење у неком другом тренутку. На пример, када је потражња за снагом велика, сва енергија која долази из горивне ћелије се троши, док ако је ниска, део се може преусмерити на електромоторе, а део да се складишти у батерији.

Многа од ових возила такође имају регенеративна кочница, односно да акумулира електричну енергију од кочења и тако помаже да се смањи потрошња водоника и постигне боља аутономија. И, као што сам раније поменуо, једини отпад који се ствара је вода, коју ћете избацити кроз издувну цев.

Што се тиче компоненте возила са водоничним горивним ћелијама, имати:

• јединица за контролу снаге: је систем који оптимално контролише испоруку енергије у горивној ћелији, као и пуњење батерија и коришћење ове електричне енергије.
• Електрични мотор: Може бити један или више. Ово је обично синхрони мотор са перманентним магнетом који ће претворити електричну енергију из горивне ћелије или батерије у снагу за покретање возила.
• претварач напона горивих ћелија: да ли је систем способан да прилагоди електричну енергију коју производи водонична горивна ћелија да би се добио адекватан напон за моторе.
• група горивих ћелија: То је право срце система, компонента у којој се хемијска енергија која долази из снабдевања водоником из резервоара и кисеоником из ваздуха претвара у електричну енергију.
• Батерија: батерија је задужена за складиштење енергије коју генерише горивна ћелија и која се опоравила од успоравања, као и за јачање снаге горивне ћелије током убрзања у случајевима велике потражње.
• резервоари високог притиска: водоник се мора безбедно складиштити у резервоарима под високим притиском. Поред тога, ту ће бити вентили за надпритисак, упозорење у случају цурења водоника и трослојна структура: један од полимера ојачаног фибергласом, средњи полимер и трећи од пластике ојачане карбонским влакнима. Све да издржи веома високе притиске.

рад горивних ћелија

Rekli smo da je гориво ћелија, или електрично возило са водоничним горивим ћелијама (ФЦЕВ), одговорно је за генерисање електричне енергије из реакције између водоника и кисеоника из ваздуха у атмосфери. Па, да би се произвела та електрична енергија, користе се електрохемијске реакције. Горивне ћелије ће користити аноду и катоду на свакој страни електролита. На пример, водоник се доводи до аноде, а катализатор се користи за генерисање позитивно наелектрисаних јона који теку кроз електролит до катоде. У међувремену, на катоди, ваздух се увлачи у систем и комбинује се са катализатором, јонима водоника и електронима да би произвео топлоту и воду као нуспроизводе. Ово индукује струју, стварајући електричну енергију.

Искуство вожње возила на водоник

У пракси, када се вози возило на водоник искуство је скоро идентично оном код акумулаторског електричног возила. Међутим, постоје неке мале разлике, многе од њих ће се временом усавршавати, када технологија буде напредовала, као и код електричних аутомобила, који су се доста променили од првих представљених модела до садашњих, упркос чињеници да су релативно млад..

Изазов за аутомобилске инжењере су водоничне горивне ћелије најбоље раде са сталном снагом. Међутим, захтеви за снагом конвенционалног возила када се њиме крећу на различитим путевима, као што су градски или аутопут, захтевају промене у испоруци снаге. Нешто на чему инжењери раде да би постигли најбоље могуће резултате.

На пример, Тоиота Мираи, има а Називна снага 90 кВ (120 коњских снага).. Али то није довољно за убрзање на аутопуту великом брзином, тако да Тоиота (као и други произвођачи ХФЦВ) додаје батерију ниског капацитета, високог напона, слично онима који се користе у бензинско-електричним хибридним возилима, како би помогла у постизању тог додатног убрзања и снаге када захтевао. Такође, то не значи да се веома моћни аутомобили не могу направити са горивним ћелијама, у ствари, супераутомобил Хиперион КСП-1 је ауто на водоник који може да убрза од 0-100 км/х за око 2.6 секунди и да постигне максималну брзину од 356 км/х.

Предности и мане водоника као горива

На крају, важно је истаћи предности и недостаци који мора да користи водоник као гориво за возила:

предност

ентре las предност Од употребе водоника као горива имамо:

• Нулта емисија: возила на водоник испуштају воду само као нуспроизвод. Дакле, доприносите животној средини.
• Брзо пуњење горива: биће потребно само неколико минута за допуну горива, пошто ћете морати поново да напуните резервоаре водоника као што бисте то учинили са дизелом или бензином. Нема везе са електричним, који морају да буду укључени на дуже време да би се батерија у потпуности напунила. Поред тога, просечна цена електричног аутомобила је око 8.5 евра на 100 км, слично ономе што се троши на горива као што су дизел или бензин. Уместо тога, водоник би могао бити јефтинији.
• Испуњава циљеве ЕУ: возила на водоник више него испуњавају циљеве које је поставила ЕУ за смањење емисија. У предлогу ЕУ за 2030. предвиђено је смањење емисије загађујућих гасова за 35 одсто, а ауто на водоник емитује 0.
• Минимално одржавање: Овим електромоторима је потребно минимално, једноставно и јефтино одржавање, а уз то су и прилично поуздани. Због тога нећете морати да улажете толико колико у возило са мотором са унутрашњим сагоревањем у том погледу.
• Нечујно: Они су једнако тихи као и електрични, па неће допринети загађењу буком које постоји у многим градовима.
• Већа аутономија: аутомобили на водоник имају већу аутономију, нешто веома важно. Док електрична возила нуде домет од 300 км у просеку, возила на водоник могу постићи више него дупло више. Они би чак могли да остваре аутономију већу од 2000 км у блиској будућности.
• Зеро Емиссионс: са налепницом ДГТ Зеро Емиссионс можете паркирати без плаћања ни пенија у градовима, тако да можете имати исте предности као код електричних аутомобила када возите кроз урбана подручја.
• Издржи екстремне температуре: За разлику од 100% електричних аутомобила, аутомобили на водоник могу да раде на екстремнијим температурама. Тешко да ће то бити приметно у перформансама возила или у његовој аутономији, нешто што се дешава са електричним.

мане

Наравно, имају и возила на водоник његове недостатке, као и све. Најистакнутији су:

• Цена: Како то није тако зрела технологија, возила на водоник имају вишу цену од конвенционалних аутомобила или електричних аутомобила. Дакле, то је детаљ за разматрање. Међутим, дугорочно можете уштедети на гориву иу радионици, с обзиром на то колико су поуздани. Поред тога, мора се рећи да ће ови аутомобили имати тенденцију пада у цени како време буде одмицало, јер ће технологија за стварање горивних ћелија, као и за резервоаре водоника, више сазревати, што мора бити веома безбедно да издржи високе притиске и избегне цурење. у незгодама, које могу довести до експлозије.
• Неколико поена за допуну горива: Како је то тренутно мањинска погонска технологија, као што је случај са електричним аутомобилом, нема много места за допуну горива. Ово би требало постепено да се мења. У Шпанији, на пример, локације се могу избројати на прсте једне руке, пошто у Севиљи, Албасетеу, Пуертољану, Сарагоси, Уески и Барбастру има само око 6 пунктова. Друге земље, попут Немачке, већ имају више возила овог типа, а циљ им је да дођу до 500 пунктова.
• Мала разноликост модела: Како то није тако распрострањена технологија, тренутно постоји неколико брендова и модела између којих можете изабрати, мада ће се и то променити како време пролази и произвођачи их производе у већем обиму. Поред тога, недостатак места за допуну горива или водоничне мреже не доприноси подстицању продаје ове врсте возила. Међутим, већ имате сјајне аутомобиле на водоник као што су Тоиота Мираи, Хиундаи Неко, Хонда Фуел Целл Цларити, Хиперион КСП-1, БМВ и Хидроген НЕКСТ, итд.
• није компактан: С обзиром на сложеност резервоара водоника и горивне ћелије, ови аутомобили имају тенденцију да имају веће димензије, тако да ако тражите мале комуналне услуге, можете заборавити на то. Бар тренутно док се не постигне већи степен збијености. Чак иу неким случајевима пртљажник обично није веома простран, пошто друге механичке компоненте заузимају део његовог простора. У том смислу су слични електричним.
• Пелигросо: Водоник је веома испарљив и запаљив. Из тог разлога резервоари водоника морају бити веома отпорни и безбедни, издржати ударе, избегавати цурење додатним сигурносним системима и издржати високе притиске. Све да би возачи и остали путници били безбедни. Ово доводи до још једног проблема који произилази, а то је да горивне ћелије и резервоари обично имају ограниченији корисни век, с обзиром на безбедносне прописе. Тренутно се процењује да је ограничење резервоара за водоник 15 година, при чему би он морао да буде замењен новим. Што се тиче горивне ћелије, неки произвођачи процењују да би она могла да смањи своју снагу за 15% након пређених око 225.000 км, иако мало по мало напредују у том погледу.