Vätgasmotor: drift, typer, nackdelar och fördelar

El vätgasmotor är fortfarande en av satsningarna för fordonsindustrins framtid. Dess funktion ger den en rad fördelar som gör att du kan hålla dig flytande trots dina nackdelar. Av denna anledning har märken som Toyota, BMW, Mazda, Hyundai och Ford gjort stora investeringar i denna teknik.

I den här artikeln ska vi ta en titt på hur fungerar en vätgasmotorvad Typ det finns och vad är deras huvudsakliga för- och nackdelar. På så sätt kan man förstå varför flera företag fortsätter att arbeta med det, trots utbyggnaden av batteridrivna elfordon.

Det finns två typer av motorer som använder väte, förbränningsmotorer och bränslecellskonverteringsmotorer. Låt oss se hur de fungerar och vilka fördelar och nackdelar var och en har.

Vätgasmotor för förbränning

dessa motorer de använder väte som bensin. Det vill säga att de bränner det i förbränningskammare för att generera explosioner (rörelseenergi och värme). Av denna anledning, en konventionell bensinmotor kan anpassas för att bränna väte på samma sätt som de är anpassade för GLP o GNC.

Hur fungerar väteförbränningsmotorn?

Driften av denna motor är mycket lik den för en bensinmotor. De väte används som bränsle och syre som oxidant. Den kemiska reaktionen initieras av gnistan, som kan produceras av en pluggar.

Väte har inga kolatomer, så reaktionen är förening av två vätemolekyler med en syremolekyl, för att frigöra energi och vatten. Uttryckt i en kemisk ekvation: 2H2 + O2 -> 2H2O.

El resultat av dess kemiska reaktion är helt enkelt vattenånga. Däremot väteförbränningsmotorer kan ge vissa utsläpp härrör från dess verksamhet. Till exempel, små mängder NOx, av luften och värmen från förbränningskammareen utsläpp producerad av bränna lite olja som korsar kolvringar.

Som väte det är en gas, lagras i en tank vid 700 bar tryck. Vilket är mellan 350 och 280 gånger mer än de vanliga trycken i bildäck (mellan 2 och 2,5 bar). Även om det också har funnits bilar som lagrat väte i flytande tillstånd vid mycket låg temperatur, som du kommer att se nedan.

Väteförbränningsmotorer erbjuder några intressanta ventajas över konventionella förbränningsmotorer. Till exempel, teoretiskt sett skulle de kunna arbeta med en mycket mager blandning (Lambda nära 2). Det vill säga att de skulle kunna använda lite bränsle för att ta vara på all luft som kommer in och bli väldigt effektiva.

Exempel på väteförbränningsmotorer

mycket bmw 750hl de är ett bra exempel på en vätgasmotor, som kom fram år 2000. Även om det egentligen var BMW:s bensinmotor, anpassad för att bränna vätgas också.

Den hade dock flera nackdelar: den första, att den lagrade flytande väte. Vilket krävde ett mycket dyrt lager av material från flygindustrin till förvara den vid temperaturer under -250ºC. Något som bara kunde uppnås under 12 eller 14 dagar, en period då vätet gradvis avdunstade och säkert släpptes ut i atmosfären. Den andra nackdelen är att genom att använda väte, förlorat mycket av sin kraft och effektivitet. Den bak BMW Hydrogen 7 2005 löste den redan delvis dessa problem och förde vätgasen till 700 bars tryck, utan att behöva hålla den vid en låg temperatur.

Ett annat bra exempel är Aquarius vätgasmotor. En fossilbränslemotor utvecklad av ett israeliskt företag, som var anpassad för att använda väte. Den första funktionella versionen presenterades 2014 och senare kom en modifierad och förbättrad version. Enligt dess utvecklare kan den fungera utan smörjolja och har ett gasväxlingssystem för att minska NOx-utsläppen.

Dessutom är denna väteförbränningsmotor mycket lätt och har väldigt få delar, så dess produktion skulle vara billig. Den skulle kunna fungera som en räckviddsförlängare för elbilar eller som en generator av el till elnätet.

bränslecellsvätemotor

Hans fullständiga namn är vätgasmotor för omvandling av bränsleceller. Trots ordet "bränsle" förbränner de inte väte. De använder den för att producera elektricitet genom en process som är omvänd elektrolys. Det är därför de bär ett batteri, där den kemiska reaktionen äger rum.

Drift av en vätebränslecellsmotor

Liksom i vätgasförbränningsmotorn lagras vätet i en tank med ett tryck på 700 bar. Bara istället för att förse den till en motor, når den bränslecell med en anod och en katod (som ett batteri).

En gång i det, väte (H2) passerar genom ett membran, som bryter ner den till två vätejoner och två fria elektroner. Uttryckt som en kemisk ekvation: H2 → 2H+ och 2e-. Detta händer eftersom nämnda membran är elektriskt isolerat och tillåter 2H+ att passera igenom, men tillåter inte elektroner att passera igenom.

Dessa elektroner passerar från anoden till katoden. från batteriet via en extern krets, på så sätt genererar strömmen elektrisk. De resulterande vätejonerna binder med syre från luften för att bilda vatten. Uttryckt som en kemisk formel: H2 + 1/2 O2 → H2O

Av denna anledning, bränslecellen vätemotor ja det är noll utsläpp, eftersom det inte sker någon produktion av NOx eller gaser från förbränning av olja, vilket är fallet med förbränning.

La membran används i dessa motorer den är dyr eftersom den är gjord av platina. Emellertid det finns arbeten för att lösa denna höga kostnad. Till exempel har man vid tekniska universitetet i Berlin utvecklat en järnlegering som skulle kunna sänka kostnaderna mycket, om den kunde sättas i produktion.

Exempel på bränslecellsdrivna bilar

Denna typ av motor har många bilmärken valt. Till exempel Honda med sin Klarhet bränslecell, eller Toyota med mirai och annat tungt transportarbete som t.ex vätgasdriven lastbil.

Till dessa måste läggas Hyundai nexo, The Hopium Machine, Land Rover försvara väte, The BMW i Hydrogen NÄSTA, The Mercedes GLC F-CELL och lastbilen av samma märke GenH2.

Nackdelar med vätgasmotorn

• Katalysatorerna som används i den kemiska reaktionen av en bränslecellsvätemotor är av dyra materialsom platina. Åtminstone tills den ersätts av en billigare, som den som nämnts tidigare från tekniska universitetet i Berlin.
• För att få väte måste det utföras med termokemiska processer för fossila bränslen eller elektrolys av vatten, vilket kräver en energiförbrukning. Främst kritik mot vätgasmotorer, eftersom elektriciteten kunde lagras direkt i batteriet i en elbil för användning.
• När väl vätgas erhålls, den måste införas under tryck i cellerna eller tankarna. En process som också kräver extra energiförbrukning.
• den väteceller dess dyr att producera, måste de vara mycket motståndskraftiga för att klara de höga tryck vid vilka väte måste lagras.

Fördelar med vätgasmotorn

• El vikten av väteceller är mindre än elbilsbatterier. Det är därför som dess användning inom tunga transporter studeras som ett alternativ till batteridrivna eltruckar. För att kunna klara långa sträckor är vikten på dessa mycket stor.
• Att ladda vätgas går snabbare än att ladda batteriet i en elbil idag.
• Till skillnad från ett batteridrivet elfordon behöver inte ett bränslecellsdrivet fordon ett stort batteri. Det är därför kräver mindre litium eller andra material som kan vara en bristvara. En väteförbränningsmotor kräver inte direkt ett litiumbatteri eller andra liknande.
• Bränsleceller håller hela bilens liv. Till skillnad från elektriska batterier som på grund av sin storlek och kapacitet är mycket dyra att byta ut. Batteriet i samband med en vätgasmotor är mindre och därför billigare att byta ut.
• Jämfört med en fossilbränslemotor använder bränslecellsvätgasmotorer en elmotor, så de är det extremt tyst.

Hur vätgas tankas

Vätgasmotorer har nackdelen att deras tank eller bränslecell måste innehålla väte vid mycket högt tryck. Därför försörjningspunkter måste också följa med 700 bar tryck som de bär

detta kräver skapandet av en infrastruktur leverans för att kunna tanka denna typ av fordon. Det vill säga samma problem som batteridrivna elfordon har. Ändå, tankningen går mycket snabbare än för dessa, eftersom det är samma som för gasol- eller GLC-fordon.

autonomi för en vätgasbil

Nuvarande bilar med en vätebränslecellsmotor har autonomi liknande den för bensin. Till exempel, Toyota Mirai tillkännager 650 km med cellen full, den Hyundai Nexo 756 km och BMW iX5 Hydrogen 700km.

andra gillar Hopium Machina tillkännager en räckvidd på 1.000 XNUMX km, även om det är en siffra som för närvarande måste bekräftas när den inträffar. Hur som helst är autonomi inte lika viktig som i ett elektriskt batteri eftersom tankningen går mycket snabbare. Det du måste ta hänsyn till är antalet tankpunkter.

Är en vätgasbil säker?

Varumärken har fungerat i flera år på denna typ av motor att förbättra effektivitet, lägre kostnader och, naturligtvis, få dem att vara tan försäkring såsom fossila bränslen.

Dessutom, säkerhetsstandarder som krävs i Europa, USA och Japan, är en garanti för att vätgasdrivna bilar är säkra. Utan att gå längre skryter Toyota med att tanken på Mirai är så tålig att den är skottsäker.

Kommer vi att få se dagen komma då alla bilar drivs av vätgas? Tiden får avgöra. Det som är tydligt är att varumärkena fortsätter att investera och att det har vissa fördelar som håller det som ett rimligt alternativ inom nollutsläppstransporter.