Hydrogen, ang panggatong ng hinaharap?

Los mga sasakyang hydrogen Nai-relegate sila sa pangalawang puwesto na may katanyagan ng hybrid, gas, at electric cars. Gayunpaman, ang hydrogen ay maaaring maging gasolina ng hinaharap, na may mga pakinabang na higit na nakahihigit sa mga de-kuryenteng sasakyan sa mga tuntunin ng paggalang sa kapaligiran. At ito ay na ang mga de-koryenteng sasakyan ay walang mga emisyon, ngunit ang kanilang mga baterya ay kumakatawan sa isang malubhang hamon sa kapaligiran dahil sa paggawa ng lithium at ang pag-recycle at pamamahala ng basura nito. Gayunpaman, ang hydrogen ay ang gansa na naglalagay ng mga gintong itlog, lahat ay mga pakinabang...

Ano ang hydrogen?

El hydrogen Ito ay isang kemikal na elemento ng periodic table na nailalarawan sa pagiging pinakasimple sa lahat, na may atomic number 1. Ito ay isang napakagaan na gas, maaari itong maimbak, at hindi ito bumubuo ng mga polluting emissions sa pamamagitan ng kanyang sarili. Sa mga katangiang ito ito ay isang perpektong kandidato para gamitin bilang gasolina. Bilang karagdagan, ito ay napakarami sa lupa, at madali itong magawa sa pamamagitan ng mga prosesong kemikal. Ang nababagong enerhiya ay maaari pang gamitin upang makagawa ng ganitong uri ng gas. Samakatuwid, maaari rin itong maging isang paraan ng pagkuha ng renewable energy.

mga uri ng hydrogen

Mayroong isang kulay na katawagan na nag-uuri ng hydrogen ayon sa paraan kung saan ito nakuha. Mahalagang malaman ang umiiral na mga uri ng hydrogen, Ano:

Gray hydrogen: Ang ganitong uri ng hydrogen ay nakukuha sa pamamagitan ng pagreporma sa mga fossil fuel, tulad ng natural gas. Ito ang pinakamurang hydrogen na nagagawa sa ngayon, ngunit ang CO2 ay ibinubuga sa atmospera sa panahon ng produksyon, kaya hindi ito isang malinis na paraan upang makuha ito. Ito ang pinakamura at pinakamaraming ginawa ngayon.
asul na hydrogen: Ito ay isa pang uri ng hydrogen na nakuha mula sa mga fossil fuel, ngunit sa pagkakataong ito ay may mga pamamaraan na may kakayahang makuha at iimbak ang mga CO2 emissions na ginawa sa panahon ng proseso upang hindi ito mailabas sa atmospera, kaya mas mababa ang epekto nito sa kapaligiran kaysa kulay-abo. Siyempre, ang mga emisyon sa panahon ng paggawa nito ay hindi ganap na naalis, ngunit sila ay nabawasan. Ang presyo ng produksyon ng ganitong uri ng hydrogen ay intermediate.
Green hydrogen: Siya ang pinakamagaling sa tatlo, at marami siyang pag-uusapan. Ang nababagong hydrogen na ito ay nakukuha sa pamamagitan ng electrolysis ng tubig, kaya walang polusyon na nabuo sa panahon ng proseso. Bilang karagdagan, upang pakainin ang mga sistema ng electrolysis ito ay ginagawa gamit ang mga renewable energies tulad ng hangin o solar, kaya ito ay isang napapanatiling at ganap na malinis na gasolina. Gayunpaman, ito ay kasalukuyang ginawa sa mas maliit na dami kaysa sa naunang dalawa at ang pinakamahal.

Ang hamon ay palitan ang lahat ng iba pang hydrogen ng berdeng hydrogen, at sa ganitong paraan kumuha ng tamang gasolina.

Paano nakuha ang hydrogen?

Ang hydrogen, tulad ng nakita natin sa nakaraang seksyon, ay maaaring gawin sa iba't ibang paraan. Ngunit anuman ang enerhiya na kasangkot sa proseso ng produksyon nito, tingnan natin ngayon ang mga paraan kung saan maaaring makuha ang gas na ito napakarami:

pagbabagong-anyo ng molekular: Ang pamamaraan na ito ay nakakamit mula sa isang serye ng mga kemikal na reaksyon upang makakuha ng hydrogen. Kabilang sa pinakamalawak na ginagamit na mga pamamaraan ay ang paggamit ng natural na gas na nakuha mula sa mga patlang ng langis. Ang mataas na temperatura na singaw ay ginagamit upang ihiwalay ang carbon mula sa hydrogen kung saan ang natural na gas ay ginawa. Ito ay kung paano nakuha ang dihydrogen sa isang banda at carbon dioxide sa kabilang banda.
Gasification: ay isang paraan na nakakamit ng gasification na may singaw ng tubig at purong oxygen mula sa karbon o biomass. Sa isang reaktor, ang karbon o biomass ay sinusunog sa napakataas na temperatura. Ang pagkasunog na ito ay naglalabas ng mga gas na kung saan ay ang lubhang nakakalason na carbon monoxide (CO) at dihydrogen sa kabilang banda.
electrolysis ng tubig: Ito ang pinakamahusay na paraan ng tatlo sa mga tuntunin ng pagpapanatili at gayundin sa mga tuntunin ng kasaganaan, dahil ang karamihan sa mundo ay binubuo ng tubig. Samakatuwid, ito ay maaaring makuha mula sa tubig ng mga dagat at karagatan. Para dito, ginagamit ang isang tangke ng tubig kung saan ipinasok ang mga electrodes. Sa pamamagitan ng paglalapat ng tuluy-tuloy na electric current, ang mga molekula ng tubig (H2O) ay nahahati sa oxygen (O2) at hydrogen (H2). Kapag ang pinagmumulan ng kuryente para sa kuryenteng ito ay renewable energy, tulad ng solar o wind, ang hydrogen na ito ay sinasabing berde.

Paano gumagana ang isang hydrogen engine (fuel cell)?

Kapag kailangan natin i-convert ang hydrogen sa enerhiya, ang hydrogen gas ay maaaring maimbak sa mga tiyak na tangke mula sa kung saan ito ay idinadaan sa isang fuel cell. Doon ito ay muling pinagsama-sama sa oxygen sa hangin (tulad ng nangyayari sa isang panloob na combustion engine kapag ang hangin ay pumasok sa silindro upang maging sanhi ng pagkasunog), na gumagawa ng isang masiglang reaksyon at sa gayon ay nakuha ang enerhiya. Sa ganitong paraan, walang anumang uri ng polluting gas na ilalabas sa atmospera, dahil ang tanging basura na nalilikha ng ganitong uri ng makina ay tubig. Ang muling pagsasama-sama ng oxygen sa hangin na may hydrogen ay lumilikha ng mga molekula ng H2O sa proseso. Isang tubig na maaaring gamitin para sa iba pang mga layunin, kabilang ang muling pagbuo ng hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis.

Salamat sa reaksyong ito sa pagitan ng hydrogen at oxygen sa iyong fuel cell, nabubuo ang kuryente upang ilipat ang de-kuryenteng motor at magmaneho ng sasakyan. Ibig sabihin, ang mga sasakyang hydrogen ay mahalagang de-kuryente, bagama't hindi nila nakukuha ang kanilang enerhiya mula sa isang baterya ng lithium o ibang uri na nagpaparumi, o mula sa isang hybrid na makina na mayroon ding mga emisyon. Gayunpaman, ang ilang mga sasakyan ng ganitong uri ay maaaring magkaroon ng baterya upang mag-imbak ng enerhiya na hindi natupok para magamit sa ibang panahon. Halimbawa, kapag mataas ang power demand, lahat ng enerhiya na nagmumula sa fuel cell ay nauubos, habang kung ito ay mababa, ang bahagi ay maaaring ilihis sa mga de-koryenteng motor at ang bahagi ay itatabi sa baterya.

Marami sa mga sasakyang ito ay mayroon ding isang regenerative brake, iyon ay, upang makaipon ng de-koryenteng enerhiya mula sa pagpepreno, sa gayon ay nakakatulong upang mabawasan ang pagkonsumo ng hydrogen at makamit ang mas mahusay na awtonomiya. At, tulad ng nabanggit ko kanina, ang tanging basura na nalilikha ay tubig, na iyong ilalabas sa pamamagitan ng iyong tambutso.

Tulad ng para sa mga bahagi ng isang hydrogen fuel cell na sasakyan, meron kami:

yunit ng kontrol ng kuryente: ay isang sistema na mahusay na kinokontrol ang paghahatid ng kapangyarihan sa fuel cell, pati na rin ang pag-charge ng mga baterya at ang paggamit ng elektrikal na enerhiyang ito.
Electric motor: Maaaring may isa o higit pa. Ito ay karaniwang isang permanenteng magnet na kasabay na motor na magko-convert ng kuryente mula sa fuel cell o baterya sa kapangyarihan upang itulak ang sasakyan.
fuel cell boltahe converter: ay ang sistema na may kakayahang umangkop sa kuryenteng nabuo ng hydrogen fuel cell upang makuha ang sapat na boltahe para sa mga motor.
pangkat ng fuel cell: Ito ang tunay na puso ng system, ang bahagi kung saan ang kemikal na enerhiya na nagmumula sa supply ng hydrogen mula sa mga tangke at oxygen mula sa hangin ay nabago sa elektrikal na enerhiya.
Baterya: ang baterya ang namamahala sa pag-iimbak ng enerhiya na nabuo ng fuel cell at na nabawi mula sa deceleration, pati na rin ang pagpapalakas ng kapangyarihan ng fuel cell sa panahon ng acceleration sa mga kaso ng mataas na demand.
mga tangke ng mataas na presyon: Ang hydrogen ay dapat na ligtas na nakaimbak sa mga tangke na may mataas na presyon. Bilang karagdagan, magkakaroon ng mga overpressure valve, isang babala kung sakaling magkaroon ng hydrogen leak at isang three-layer na istraktura: ang isa ay gawa sa fiberglass-reinforced polymer, isang intermediate polymer at ang pangatlo ay gawa sa carbon-fiber-reinforced plastic. Lahat upang makayanan ang napakataas na presyon.

pagpapatakbo ng fuel cell

Sinabi namin na ang fuel cell, o Hydrogen Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV), ay responsable para sa pagbuo ng elektrikal na enerhiya mula sa reaksyon sa pagitan ng hydrogen at oxygen mula sa hangin sa atmospera. Buweno, para makagawa ng kuryenteng iyon, ginagamit ang mga electrochemical reaction. Ang mga fuel cell ay gagamit ng anode at cathode sa bawat panig ng electrolyte. Halimbawa, ang hydrogen ay ibinibigay sa anode at ang isang katalista ay ginagamit upang makabuo ng mga positibong sisingilin na mga ion na dumadaloy sa electrolyte patungo sa katod. Samantala, sa cathode, ang hangin ay iginuhit sa system at pinagsasama sa isang katalista, hydrogen ions, at mga electron upang makagawa ng init at tubig bilang mga byproduct. Nag-uudyok ito ng isang kasalukuyang, bumubuo ng kuryente.

Karanasan sa pagmamaneho ng hydrogen na sasakyan

Sa pagsasagawa, kapag nagmamaneho ng sasakyang hydrogen ang Ang karanasan ay halos magkapareho sa isang bateryang de-kuryenteng sasakyan. Gayunpaman, mayroong ilang mga bahagyang pagkakaiba, marami sa kanila ang mapapadalisay sa paglipas ng panahon, kapag ang teknolohiya ay sumulong, tulad din ng ginawa nila sa mga de-koryenteng sasakyan, na nagbago nang malaki mula sa mga unang modelo na ipinakita sa kasalukuyan, sa kabila ng katotohanan na sila ay medyo bata pa..

Ang hamon para sa mga automotive engineer ay ang hydrogen fuel cells gumana nang pinakamahusay sa patuloy na kapangyarihan. Gayunpaman, ang power demands ng isang conventional vehicle kapag tinatahak ito sa iba't ibang kalsada, gaya ng urban o highway, ay nangangailangan ng mga pagbabago sa power delivery. Isang bagay na pinagtatrabahuhan ng mga inhinyero upang maihatid ang pinakamahusay na posibleng mga resulta.

Halimbawa, ang Toyota Mirai, ay may isang 90 kW (120 horsepower) rated power. Ngunit hindi iyon sapat para sa high-speed highway acceleration, kaya ang Toyota (tulad ng iba pang HFCV manufacturer) ay nagdaragdag ng mababang kapasidad, mataas na boltahe na baterya, katulad ng mga ginagamit sa mga gasoline-electric hybrid na sasakyan, upang makatulong na makamit ang dagdag na acceleration at power na iyon kapag hinihingi. Gayundin, hindi ito nangangahulugan na ang napakalakas na mga kotse ay hindi maaaring gawin gamit ang mga fuel cell, sa katunayan, ang Hyperion XP-1 supercar ay isang hydrogen car na maaaring mapabilis mula 0-100 km/h sa halos 2.6 segundo, at maabot ang pinakamataas na bilis ng 356 km/h.

Mga kalamangan at kawalan ng hydrogen bilang isang gasolina

Panghuli, mahalagang i-highlight ang pakinabang at disadvantages na kailangang gumamit ng hydrogen bilang gasolina para sa mga sasakyan:

Kalamangan

Kabilang sa mga kalamangan Mula sa paggamit ng hydrogen bilang gasolina mayroon kaming:

Zero emissions: Ang mga sasakyang hydrogen ay naglalabas lamang ng tubig bilang isang byproduct. Samakatuwid, nag-aambag ka sa kapaligiran.
Mabilis na refueling: aabutin lamang ng ilang minuto upang muling mag-refuel, dahil kailangan mo lang punuin muli ang mga tangke ng hydrogen gaya ng gagawin mo sa diesel o gasolina. Walang kinalaman sa mga de-kuryente, na kailangang isaksak ng mahabang panahon upang ganap na ma-charge ang kanilang baterya. Bilang karagdagan, ang average na halaga ng isang de-kuryenteng sasakyan ay humigit-kumulang €8.5 bawat 100 km, katulad ng ginagastos sa mga gasolina gaya ng diesel o gasolina. Sa halip, ang hydrogen ay maaaring mas mura.
Nakakatugon sa mga target ng EU: ang mga layunin na itinakda ng EU na bawasan ang mga emisyon ay higit pa sa natutugunan ng mga sasakyang hydrogen. Sa panukala ng EU para sa 2030, nilayon nitong bawasan ang mga emisyon ng mga polluting gas ng 35%, at ang hydrogen car ay naglalabas ng 0.
Minimum na pagpapanatili: Ang mga de-koryenteng motor na ito ay nangangailangan ng kaunti, simple at murang pagpapanatili, pati na rin ang pagiging maaasahan. Samakatuwid, hindi mo na kailangang mamuhunan ng mas maraming bilang sa isang combustion engine na sasakyan sa bagay na ito.
Tahimik: Tahimik lang sila tulad ng mga electric, kaya hindi sila makakatulong sa polusyon sa ingay na umiiral sa maraming lungsod.
Higit na awtonomiya: Ang mga sasakyang hydrogen ay may higit na awtonomiya, isang bagay na napakahalaga. Habang ang mga de-koryenteng sasakyan ay nag-aalok ng mga saklaw na 300 km sa karaniwan, ang mga sasakyang hydrogen ay maaaring makamit ng higit sa doble. Maaari pa nilang makamit ang awtonomiya ng higit sa 2000 km sa malapit na hinaharap.
Zero Emissions: gamit ang sticker ng DGT Zero Emissions maaari kang pumarada nang hindi nagbabayad ng isang sentimo sa mga lungsod, upang magkaroon ka ng parehong mga pakinabang tulad ng sa mga de-koryenteng sasakyan kapag nagmamaneho sa mga urban na lugar.
Makatiis sa matinding temperatura: Hindi tulad ng 100% na mga de-koryenteng sasakyan, ang mga hydrogen na sasakyan ay maaaring gumana sa mas matinding temperatura. Halos hindi ito mahahalata sa pagganap ng sasakyan o sa awtonomiya nito, isang bagay na nangyayari sa mga de-kuryente.

Disadvantages

Siyempre, mayroon din ang mga sasakyang hydrogen dehado nito, tulad ng lahat. Ang pinakatanyag ay:

Presyo: Dahil hindi ito isang mature na teknolohiya, ang mga sasakyang hydrogen ay may mas mataas na presyo kaysa sa mga maginoo na kotse o mga de-kuryenteng sasakyan. Samakatuwid, ito ay isang detalye na dapat isaalang-alang. Gayunpaman, sa katagalan maaari kang makatipid sa gasolina at sa pagawaan, kung gaano sila maaasahan. Bilang karagdagan, dapat sabihin na ang mga kotse na ito ay may posibilidad na bumaba ang presyo sa paglipas ng panahon, dahil ang teknolohiya upang lumikha ng mga fuel cell at gayundin para sa mga tangke ng hydrogen ay magiging mas mature, na dapat ay napaka-ligtas upang mapaglabanan ang mataas na presyon at maiwasan ang mga tagas sa mga aksidente, na maaaring humantong sa mga pagsabog.
Ilang puntos para mag-refuel: Dahil ito ay kasalukuyang teknolohiya ng pagpapaandar ng minorya, tulad ng kaso sa de-kuryenteng sasakyan, walang maraming mga punto upang mag-refuel. Dapat itong unti-unting magbago. Sa Espanya, halimbawa, ang mga site ay mabibilang sa mga daliri ng isang kamay, dahil mayroon lamang mga 6 na puntos sa Seville, Albacete, Puertollano, Zaragoza, Huesca at Barbastro. Ang ibang mga bansa, tulad ng Germany, ay mayroon nang mas maraming sasakyan ng ganitong uri, at may layuning umabot ng hanggang 500 refueling point.
Maliit na pagkakaiba-iba ng mga modelo: Dahil hindi ito ganoon kalawak na teknolohiya, kasalukuyang kakaunti ang mga tatak at modelong mapagpipilian, bagama't magbabago rin ito sa paglipas ng panahon at ang mga tagagawa ay gumagawa ng mga ito sa mas malaking sukat. Bilang karagdagan, ang kakulangan ng mga refueling point o hydrogen network ay hindi nakakatulong na hikayatin ang pagbebenta ng ganitong uri ng sasakyan. Gayunpaman, mayroon ka nang mahuhusay na sasakyang hydrogen tulad ng Toyota Mirai, Hyundai Nexo, Honda Fuel Cell Clarity, Hyperion XP-1, BMW i Hydrogen NEXT, atbp.
hindi compact: Dahil sa pagiging kumplikado ng mga tangke ng hydrogen at ng fuel cell, ang mga kotseng ito ay may posibilidad na magkaroon ng mas malalaking sukat, kaya kung naghahanap ka ng mga maliliit na kagamitan, maaari mong kalimutan ang tungkol dito. Hindi bababa sa pansamantala, hanggang sa makamit ang mas mataas na antas ng compaction. Kahit na sa ilang mga kaso ang puno ng kahoy ay karaniwang hindi masyadong maluwang, dahil ang ibang mga mekanikal na bahagi ay kumakain ng bahagi ng espasyo nito. Sa ganitong kahulugan ang mga ito ay katulad ng mga electric.
Mapanganib: Ang hydrogen ay lubhang pabagu-bago at nasusunog. Para sa kadahilanang ito, ang mga tangke ng hydrogen ay dapat na napaka-lumalaban at ligtas, lumalaban sa mga epekto, umiiwas sa mga pagtagas na may karagdagang mga sistema ng seguridad, at makatiis sa mataas na presyon. Lahat para mapanatiling ligtas ang mga driver at iba pang pasahero. Ito ay humahantong sa isa pang nagmula na problema, na ang fuel cell at ang mga tangke ay karaniwang may mas limitadong kapaki-pakinabang na buhay, dahil sa mga regulasyon sa kaligtasan. Sa kasalukuyan, tinatantya na ang limitasyon ng tangke ng hydrogen ay 15 taon, kung saan kailangan itong palitan ng bago. Tulad ng para sa fuel cell, tinatantya ng ilang mga tagagawa na maaari nitong bawasan ang kapangyarihan nito ng 15% pagkatapos magawa ang tungkol sa 225.000 km ng paggamit, bagaman unti-unti silang nagpapabuti sa bagay na ito.

ActualidadMotor