Водень, паливо майбутнього?

водень

L водневі автомобілі Вони були відсунуті на друге місце завдяки виданню гібридних, газових та електричних автомобілів. Однак водень може стати паливом майбутнього з перевагами, набагато перевершуючими переваги електромобілів з точки зору поваги до навколишнього середовища. І це те, що електромобілі не мають викидів, але їхні батареї представляють серйозну екологічну проблему через виробництво літію та його переробку та управління відходами. Однак водень - це гуска, яка несе золоті яйця, всі переваги...

Що таке водень?

водень

El водень Це хімічний елемент таблиці Менделєєва, який характеризується тим, що є найпростішим з усіх, з атомним номером 1. Це дуже легкий газ, його можна зберігати, і він сам по собі не генерує забруднюючих викидів. З такими характеристиками він є ідеальним кандидатом для використання в якості палива. Крім того, його дуже багато на землі, і його можна легко виробити за допомогою хімічних процесів. Відновлювана енергія навіть може бути використана для виробництва цього типу газу. Тому це також може бути способом отримання відновлюваної енергії.

види водню

Існує кольорова номенклатура, яка класифікує водень відповідно до способу його отримання. Важливо знати, існуючі види водню, як:

  • Сірий водень: Цей тип водню отримують шляхом риформінгу викопного палива, наприклад природного газу. На даний момент це найдешевший водень для виробництва, але CO2 викидається в атмосферу під час виробництва, тому це не чистий спосіб його отримання. Він найдешевший і найбільш вироблений на сьогоднішній день.
  • синій водень: це ще один тип водню, який отримують з викопного палива, але цього разу за допомогою технологій, які здатні вловлювати та зберігати викиди CO2, які утворюються під час процесу, щоб вони не викидалися в атмосферу, тому він має менший вплив на навколишнє середовище, ніж сірий. Звичайно, викиди при його виробництві повністю не виключаються, але зменшуються. Ціна виробництва цього виду водню є проміжною.
  • Зелений водень: Він найкращий із трьох, і про нього будуть багато говорити. Цей відновлюваний водень отримують шляхом електролізу води, тому під час процесу не утворюється забруднення. Крім того, для живлення систем електролізу використовують відновлювані джерела енергії, такі як вітер або сонце, тому це стійке та абсолютно чисте паливо. Однак в даний час він випускається в менших кількостях, ніж попередні два, і є найдорожчим.

Завдання полягає в тому, щоб замінити всі інші водні зеленим воднем і таким чином отримати правильне паливо.

Як отримують водень?

зелений водень

Як ми бачили в попередньому розділі, водень можна отримати різними способами. Але незалежно від енергії, задіяної в процесі його виробництва, давайте тепер подивимося на способи отримання цього газу так багато:

  • молекулярне перетворення: Ця техніка досягається в результаті серії хімічних реакцій для отримання водню. Серед найбільш широко використовуваних технологій є використання природного газу, отриманого з нафтових родовищ. Високотемпературна пара використовується для відокремлення вуглецю від водню, з якого виготовляється природний газ. Так отримують дигідроген з одного боку і вуглекислий газ з іншого.
  • Газифікація: це метод, який досягає газифікації за допомогою водяної пари та чистого кисню з вугілля або біомаси. У реакторі вугілля або біомаса спалюється при дуже високих температурах. При горінні виділяються гази, серед яких високотоксичний монооксид вуглецю (CO) і дигідроген, з іншого боку.
  • електроліз води: Це найкращий із трьох методів з точки зору стійкості, а також з точки зору достатку, оскільки більша частина землі складається з води. Тому його можна було отримувати з води морів і океанів. Для цього використовується ємність з водою, куди вставляють електроди. За допомогою постійного електричного струму молекули води (H2O) розділяються на кисень (O2) і водень (H2). Якщо джерелом енергії для цієї електроенергії є відновлювана енергія, наприклад сонячна або вітер, цей водень вважається екологічно чистим.

Як працює водневий двигун (паливний елемент)?

водневий двигун

Коли нам потрібно перетворюють водень в енергію, газоподібний водень можна зберігати в спеціальних резервуарах, звідки він направляється в паливний елемент. Там він знову рекомбінується з киснем у повітрі (як це відбувається в двигуні внутрішнього згоряння, коли повітря потрапляє в циліндр, щоб викликати горіння), що викликає енергетичну реакцію, і таким чином отримується енергія. Таким чином, в атмосферу не буде викидатися будь-яких забруднюючих газів, оскільки єдиним відходом, який створює цей тип двигуна, є вода. Рекомбінація кисню повітря з воднем утворює молекули H2O. Вода, яку можна використовувати для інших цілей, зокрема для регенерації водню шляхом електролізу.

Завдяки цій реакції між воднем і киснем у вашій паливній комірці генерується електроенергія для руху електродвигун і керувати транспортним засобом. Тобто водневі автомобілі по суті є електричними, хоча вони не отримують енергію від літієвої батареї чи іншого типу, який забруднює навколишнє середовище, або від гібридного двигуна, який також має викиди. Однак деякі транспортні засоби цього типу можуть мати акумулятор для зберігання енергії, яка не витрачається для використання в інший час. Наприклад, коли потреба в електроенергії висока, вся енергія, що надходить від паливного елемента, споживається, а якщо вона низька, частина може бути спрямована на електродвигуни, а частина зберігатиметься в акумуляторі.

Багато з цих транспортних засобів також мають рекуперативне гальмо, тобто акумулювати електричну енергію від гальмування, таким чином допомагаючи зменшити споживання водню та досягти кращої автономності. І, як я вже згадував раніше, єдині відходи, які утворюються, це вода, яку ви викидаєте через свою вихлопну трубу.

Що стосується компоненти автомобіля на водневих паливних елементах, мають:

  • блок управління потужністю: це система, яка оптимально контролює доставку електроенергії в паливний елемент, а також зарядку акумуляторів і використання цієї електричної енергії.
  • Електродвигун: може бути один або декілька. Зазвичай це синхронний двигун з постійним магнітом, який перетворює електроенергію від паливного елемента або батареї в енергію для руху автомобіля.
  • перетворювач напруги паливного елемента: це система, здатна адаптувати електроенергію, вироблену водневим паливним елементом, для отримання необхідної напруги для двигунів.
  • група паливних елементів: Це справжнє серце системи, компонент, у якому хімічна енергія, що надходить від подачі водню з баків і кисню з повітря, перетворюється в електричну енергію.
  • Акумулятор: батарея відповідає за зберігання енергії, виробленої паливним елементом і відновленої після уповільнення, а також за посилення потужності паливного елемента під час прискорення у випадках високої потреби.
  • баки високого тиску: водень необхідно безпечно зберігати в резервуарах високого тиску. Крім того, будуть клапани надлишкового тиску, попередження у разі витоку водню та тришарова конструкція: один із армованого скловолокном полімеру, проміжний полімер і третій із пластику, армованого вуглецевим волокном. Все, щоб витримувати дуже високий тиск.

робота паливних елементів

паливний елемент

Ми сказали, що паливний елемент, або електромобіль на водневих паливних елементах (FCEV), відповідає за генерацію електричної енергії в результаті реакції між воднем і киснем з повітря в атмосфері. Ну, щоб виробити цю електрику, використовуються електрохімічні реакції. Паливні елементи будуть використовувати анод і катод з кожного боку електроліту. Наприклад, водень подається до анода, а каталізатор використовується для генерації позитивно заряджених іонів, які протікають через електроліт до катода. Тим часом на катоді повітря втягується в систему та поєднується з каталізатором, іонами водню та електронами, утворюючи тепло та воду як побічні продукти. Це індукує струм, виробляючи електрику.

Досвід водіння водневого автомобіля

Поради щодо водіння на снігу, найкращі автомобілі для початку водіння

На практиці під час керування водневим автомобілем досвід майже ідентичний досвіду електромобіля на акумуляторі. Однак є деякі невеликі відмінності, багато з них будуть вдосконалені з часом, коли технологія розвиватиметься, як це сталося з електромобілями, які значно змінилися від перших представлених моделей до сучасних, незважаючи на те, що вони є відносно молодий..

Завдання для автомобільних інженерів полягає в тому, що водневі паливні елементи найкраще працювати з постійною потужністю. Однак вимоги до потужності звичайного транспортного засобу під час руху по різних дорогах, таких як міські або шосе, вимагають змін у подачі потужності. Те, над чим працюють інженери, щоб досягти найкращих результатів.

Наприклад, Toyota Mirai має a Номінальна потужність 90 кВт (120 кінських сил).. Але цього недостатньо для високошвидкісного прискорення на шосе, тому Toyota (як і інші виробники HFCV) додає акумулятор низької ємності з високою напругою, схожий на той, який використовується в гібридних автомобілях з бензиновим двигуном, щоб допомогти досягти цього додаткового прискорення та потужності, коли вимагав. Крім того, це не означає, що дуже потужні автомобілі не можуть бути виготовлені з паливними елементами, насправді суперкар Hyperion XP-1 — це водневий автомобіль, який може розганятися від 0 до 100 км/год приблизно за 2.6 секунди та досягати максимальної швидкості 356 км/год.

Переваги та недоліки водню як палива

плюси і мінуси

Нарешті, важливо виділити переваги та недоліки який повинен використовувати водень як паливо для транспортних засобів:

Перевага

Серед перевага Завдяки використанню водню як палива ми маємо:

  • Нульові викиди: Водневі транспортні засоби виділяють лише воду як побічний продукт. Таким чином, ви робите внесок у навколишнє середовище.
  • Швидка заправка: на заправку знадобиться лише кілька хвилин, оскільки вам потрібно буде знову заправити водневі баки, як це було б з дизелем або бензином. Нічого спільного з електричними, які, щоб повністю зарядити батарею, потрібно довго включати в розетку. Крім того, середня вартість електромобіля становить приблизно 8.5 євро за 100 км, подібно до того, що витрачається на таке паливо, як дизельне або бензинове. Натомість водень може бути дешевшим.
  • Відповідає цілям ЄС: водневі транспортні засоби більш ніж відповідають цілям, поставленим ЄС щодо скорочення викидів. У пропозиції ЄС до 2030 року передбачається скоротити викиди забруднюючих газів на 35%, а водневий автомобіль викидає 0.
  • Мінімальне обслуговування: Ці електродвигуни потребують мінімального, простого та дешевого обслуговування, а також досить надійні. Тому вам не доведеться інвестувати стільки, скільки в автомобіль з двигуном внутрішнього згоряння.
  • Без звуку: Вони такі ж тихі, як і електричні, тому не сприятимуть шумовому забрудненню, яке існує в багатьох містах.
  • Більша автономія: водневі автомобілі мають більшу автономність, що дуже важливо. У той час як електромобілі пропонують в середньому 300 км, водневі транспортні засоби можуть досягти більш ніж удвічі цього. У найближчому майбутньому вони навіть можуть досягти автономності понад 2000 км.
  • Нульові викиди: зі стікером DGT Zero Emissions ви можете припаркуватися в містах, не заплативши жодної копійки, тож ви матимете ті ж переваги, що й електромобілі, коли їдете по містах.
  • Витримує екстремальні температури: На відміну від 100% електричних автомобілів, водневі автомобілі можуть працювати при більш екстремальних температурах. Це навряд чи буде помітно на продуктивності транспортного засобу чи його автономності, те, що трапляється з електричними.

Недоліки

Звичайно, водневі автомобілі також мають його недоліки, як і все. Найвидатнішими є:

  • Ціна: Оскільки це не така зріла технологія, водневі транспортні засоби мають вищу ціну, ніж звичайні автомобілі або електромобілі. Тому це деталь, яку слід враховувати. Однак в довгостроковій перспективі можна заощадити на паливі і в майстерні, враховуючи, наскільки вони надійні. Крім того, слід сказати, що з часом ціни на ці автомобілі будуть знижуватися, оскільки технологія створення паливних елементів, а також водневих баків буде більш зрілою, яка повинна бути дуже безпечною, щоб витримувати високий тиск і уникати витоків. в аваріях, які можуть призвести до вибухів.
  • Мало точок для заправки: Оскільки наразі це незначна силова технологія, як у випадку з електромобілем, точок для заправки не так багато. Це має поступово змінюватися. В Іспанії, наприклад, сайти можна перерахувати на пальцях однієї руки, оскільки всього близько 6 точок у Севільї, Альбасете, Пуертольяно, Сарагосі, Уесці та Барбастро. Інші країни, такі як Німеччина, вже мають більше транспортних засобів цього типу та мають на меті охопити до 500 точок заправки.
  • Невелика різноманітність моделей: Оскільки це не така поширена технологія, наразі є кілька брендів і моделей на вибір, хоча це також зміниться з часом і виробники вироблятимуть їх у більших масштабах. Крім того, відсутність заправних точок або водневої мережі не сприяє продажу цього типу транспортних засобів. Однак у вас уже є такі чудові водневі автомобілі, як Toyota Mirai, Hyundai Nexo, Honda Fuel Cell Clarity, Hyperion XP-1, BMW i Hydrogen NEXT тощо.
  • не компактний: Зважаючи на складність водневих баків і паливних елементів, ці автомобілі, як правило, мають більші розміри, тож якщо ви шукаєте малогабаритні утиліти, можете забути про це. Принаймні на даний момент, поки не буде досягнуто вищого ступеня ущільнення. Навіть у деяких випадках багажник зазвичай не дуже просторий, оскільки інші механічні компоненти займають частину його простору. У цьому вони схожі на електричні.
  • Пелігрозо: Водень дуже леткий і легкозаймистий. З цієї причини резервуари для водню повинні бути дуже міцними та безпечними, витримувати удари, уникати витоків за допомогою додаткових систем безпеки та витримувати високий тиск. Усе для безпеки водіїв та інших пасажирів. Це призводить до іншої похідної проблеми, яка полягає в тому, що паливний елемент і баки зазвичай мають більш обмежений термін служби, враховуючи правила безпеки. В даний час вважається, що ліміт водневого бака становить 15 років, після чого його потрібно буде замінити на новий. Що стосується паливних елементів, деякі виробники вважають, що вони можуть зменшити свою потужність на 15% після пробігу приблизно 225.000 XNUMX км, хоча потроху вони вдосконалюють це питання.

Слідкуйте за нами в Новинах Google

Будьте першим, щоб коментувати

Залиште свій коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові для заповнення поля позначені *

*

*

  1. Відповідальний за дані: Мігель Анхель Гатон
  2. Призначення даних: Контроль спаму, управління коментарями.
  3. Легітимація: Ваша згода
  4. Передача даних: Дані не передаватимуться третім особам, за винятком юридичних зобов’язань.
  5. Зберігання даних: База даних, розміщена в мережі Occentus Networks (ЄС)
  6. Права: Ви можете будь-коли обмежити, відновити та видалити свою інформацію.