Magna tal-idroġenu. Kif taħdem u żvantaġġi

Magni b'kombustjoni interna ma dehrux bħala unitajiet ta 'enerġija separati b'mod drammatiku. Pjuttost, il-mutur klassiku seħħ bħala riżultat tal-irfinar u t-titjib tal-magni tas-sħana. Aqra dwar kif l-unità, li aħna mdorrijin naraw taħt il-barnuża tal-karozzi, deher gradwalment. f’artikolu separat.

Madankollu, meta dehret l-ewwel karozza mgħammra b'magna ta 'kombustjoni interna, l-umanità rċeviet vettura li timxi waħedha li ma kinitx teħtieġ għalf kostanti, bħal żiemel. Ħafna affarijiet inbidlu fil-muturi mill-1885, iżda żvantaġġ wieħed jibqa 'l-istess. Matul il-kombustjoni ta 'taħlita ta' gażolina (jew karburant ieħor) u arja, jiġu rilaxxati wisq sustanzi ta 'ħsara li jniġġsu l-ambjent.

Jekk qabel il-miġja ta 'vetturi li jmexxu lilhom infushom, il-periti tal-pajjiżi Ewropej beżgħu li bliet kbar se jegħrqu fid-demel taż-żwiemel, illum l-abitanti tal-megacities jieħdu nifs maħmuġ.

L-issikkar tal-istandards ambjentali għat-trasport qed iġiegħlu lill-manifatturi tal-vetturi jiżviluppaw powertrain aktar nadif. Allura, bosta kumpaniji huma interessati fit-teknoloġija maħluqa qabel ta 'Anjos Jedlik - karrettun li jmexxi lilu nnifsu fuq trazzjoni elettrika, li deher lura fl-1828. U llum din it-teknoloġija tant ġiet stabbilita sewwa fid-dinja tal-karozzi li ma ssorprendix lil ħadd b’karozza elettrika jew ibrida.

Imma dak li huwa verament inkoraġġanti huwa l-impjanti tal-enerġija, li l-uniku rilaxx tagħhom huwa l-ilma tax-xorb. Hija magna tal-idroġenu.

X'inhi magna tal-idroġenu?

Din hija tip ta 'magna li tuża l-idroġenu bħala karburant. L-użu ta 'dan l-element kimiku se jnaqqas it-tnaqqis tar-riżorsi ta' idrokarburi. It-tieni raġuni għall-interess f'installazzjonijiet bħal dawn hija t-tnaqqis tat-tniġġis ambjentali.

Skond liema tip ta 'mutur se jintuża fit-trasport, it-tħaddim tiegħu jkun differenti mill-magna klassika ta' kombustjoni interna jew ikun identiku.

Storja qasira

Il-magni tal-kombustjoni interna tal-idroġenu dehru fl-istess perjodu meta l-prinċipju tal-ICE kien qed jiġi żviluppat u mtejjeb. Inġinier u inventur Franċiż iddisinja l-verżjoni tiegħu ta 'magna b'kombustjoni interna. Il-karburant li uża fl-iżvilupp tiegħu huwa l-idroġenu, li jidher bħala riżultat ta 'elettroliżi ta' H₂A. Fl-1807, deher l-ewwel karozza bl-idroġenu.

Isaac De Rivaz fl-1807 ippreżenta privattiva għall-iżvilupp ta 'trattur għal tagħmir militari. huwa ppropona li juża l-idroġenu bħala waħda mill-unitajiet tal-enerġija.

Il-power unit kien pistun, u t-tqabbid fih kien dovut għall-formazzjoni ta ’spark fiċ-ċilindru. Veru, l-ewwel ħolqien tal-inventur kien jeħtieġ ġenerazzjoni manwali ta ’spark. Wara biss sentejn, huwa ffinalizza x-xogħol tiegħu, u twieldet l-ewwel vettura li taħdem bl-idroġenu.

Madankollu, dak iż-żmien, l-iżvilupp ma ngħatax importanza, minħabba li l-gass mhux faċli li jinkiseb u jinħażen daqs il-gażolina. Il-muturi tal-idroġenu kienu prattikament użati f'Leningrad matul l-imblokk mit-tieni nofs tal-1941. Għalkemm, irridu nammettu li dawn ma kinux esklussivament unitajiet ta 'idroġenu. Dawn kienu magni ordinarji tal-kombustjoni interna tal-GAZ, biss ma kienx hemm fjuwil għalihom, imma kien hemm ħafna gass dak iż-żmien, peress li kienu mħaddma minn blalen tal-arja.

Fl-ewwel nofs tas-snin 80, ħafna pajjiżi, mhux biss Ewropej, iżda wkoll l-Amerika, ir-Russja u l-Ġappun, impenjaw ruħhom li jesperimentaw b’dan it-tip ta ’installazzjoni. Allura, fl-1982, bix-xogħol konġunt tal-impjant Kvant u l-intrapriża tal-karozzi RAF, deher mutur ikkombinat, li kien jaħdem fuq taħlita ta 'idroġenu u arja, u batterija ta' 5 kW / h intużat bħala sors ta 'enerġija.

Minn dakinhar, diversi pajjiżi għamlu tentattivi biex jintroduċu vetturi "ħodor" fil-linji mudell tagħhom, iżda f'ħafna każijiet dawn il-vetturi jew baqgħu fil-kategorija ta 'prototip jew kellhom edizzjoni limitata ħafna.

Kif taħdem

Peress li llum hemm bosta muturi operattivi ta 'din il-kategorija, f'kull każ individwali l-impjant ta' l-idroġenu jopera skond il-prinċipju tiegħu stess. Ikkunsidra kif taħdem modifika waħda li tista 'tissostitwixxi l-magna klassika ta' kombustjoni interna.

F'mutur bħal dan, definittivament jintużaw ċelloli tal-fjuwil. Huma tip ta 'ġeneraturi li jattivaw reazzjoni elettrokimika. Ġewwa l-apparat, l-idroġenu huwa ossidizzat, u r-riżultat tar-reazzjoni huwa r-rilaxx ta 'elettriku, fwar ta' l-ilma u nitroġenu. Id-dijossidu tal-karbonju ma joħroġx f'installazzjoni bħal din.

Vettura bbażata fuq unità simili hija l-istess vettura elettrika, il-batterija fiha biss hija ħafna iżgħar. Iċ-ċellula tal-fjuwil tiġġenera biżżejjed enerġija biex tħaddem is-sistemi kollha tal-vettura. L-unika twissija hija li mill-bidu tal-proċess sal-ġenerazzjoni tal-enerġija, tista 'tieħu madwar 2 minuti. Iżda l-output massimu tal-installazzjoni jibda wara li s-sistema tissaħħan, li tieħu minn kwart ta 'siegħa sa 60 minuta.

Sabiex l-impjant tal-enerġija ma jaħdimx għalxejn, u mhux meħtieġ li t-trasport jiġi ppreparat bil-quddiem, hemm installata batterija konvenzjonali fiha. Waqt is-sewqan, din tiġi ċċarġjata mill-ġdid minħabba l-irkupru, u hija meħtieġa esklussivament biex tistartja karozza.

Karozza bħal din hija mgħammra b'ċilindru ta 'volumi differenti, li fih jiġi ppumpjat l-idroġenu. Skont il-mod tas-sewqan, id-daqs tal-karozza u l-qawwa tal-installazzjoni elettrika, kilogramma ta 'gass tista' tkun biżżejjed għal 100 kilometru ta 'vjaġġ.

Tipi ta 'magni ta' l-idroġenu

Għalkemm hemm diversi modifiki tal-magni ta 'l-idroġenu, dawn kollha jaqgħu f'żewġ tipi:

• Tip ta 'unità b'ċellula tal-fjuwil;
• Magna tal-kombustjoni interna modifikata, adattata biex topera fuq l-idroġenu.

Ejja nikkunsidraw kull tip separatament: x'inhuma l-karatteristiċi tagħhom.

Impjanti tal-enerġija bbażati fuq ċelloli tal-fjuwil tal-idroġenu

Iċ-ċellula tal-fjuwil hija bbażata fuq il-prinċipju ta 'batterija, li fiha jseħħ proċess elettrokimiku. L-unika differenza bejn l-analogu ta 'l-idroġenu hija l-effiċjenza ogħla tagħha (f'xi każijiet, aktar minn 45 fil-mija).

Iċ-ċellula tal-fjuwil hija kamra waħda li fiha jitpoġġew żewġ elementi: il-katodu u l-anodu. Iż-żewġ elettrodi huma miksija bil-platinu (jew il-palladju). Membrana tinsab bejniethom. Huwa jaqsam il-kavità f'żewġ kmamar. L-ossiġnu jiġi fornut lill-kavità bil-katodu, u l-idroġenu jiġi fornut lit-tieni.

Bħala riżultat, isseħħ reazzjoni kimika, li r-riżultat tagħha huwa l-kombinazzjoni ta 'molekuli ta' ossiġenu u idroġenu mar-rilaxx ta 'elettriku. Effett sekondarju tal-proċess huwa l-ilma u n-nitroġenu meħlus. L-elettrodi taċ-ċelloli tal-fjuwil huma mqabbda maċ-ċirkwit elettriku tal-karozza, inkluż il-mutur elettriku.

Magni b'kombustjoni interna ta 'l-idroġenu

F'dan il-każ, għalkemm il-magna tissejjaħ idroġenu, għandha struttura identika bħal ICE konvenzjonali. L-unika differenza hija li mhux il-gażolina jew il-propan li jinħaraq, iżda l-idroġenu. Jekk timla ċilindru bl-idroġenu, allura hemm problema waħda - dan il-gass inaqqas l-effiċjenza ta 'unità konvenzjonali b'madwar 60 fil-mija.

Hawn huma xi problemi oħra meta taqleb għall-idroġenu mingħajr ma ttejjeb il-magna:

• Meta l-HTS jiġi kkompressat, il-gass jidħol f'reazzjoni kimika bil-metall li minnu huma magħmula l-kamra tal-kombustjoni u l-pistun, u ħafna drabi dan jista 'jiġri wkoll biż-żejt tal-magna. Minħabba dan, kompost ieħor huwa ffurmat fil-kamra tal-kombustjoni, li mhix distinta b'ħila speċjali li tinħaraq sew;
• Il-lakuni fil-kamra tal-kombustjoni għandhom ikunu perfetti. Jekk x'imkien is-sistema tal-fjuwil għandha mill-inqas tnixxija minima, il-gass jaqbad faċilment meta jmiss ma 'oġġetti sħan.

Mutur għal Honda Clarity

Għal dawn ir-raġunijiet, huwa iktar prattiku li tuża l-idroġenu bħala karburant f'magni rotatorji (x'inhi l-karatteristika tagħhom, aqra hawn). Il-manifolds tad-dħul u l-exhaust ta 'dawn l-unitajiet jinsabu separatament minn xulxin, u għalhekk il-gass fid-daħla ma jissaħħanx. Ikun xi jkun, waqt li l-magni jkunu qed jiġu mmodernizzati sabiex jevitaw il-problemi ta 'użu ta' fjuwil irħas u li ma jagħmilx ħsara lill-ambjent.

Kemm hija twila l-ħajja tas-servizz taċ-ċelloli tal-fjuwil?

Illum mad-dinja kollha, karozzi bħal dawn huma rari ħafna, u għadhom mhumiex fis-serje, huwa diffiċli li tgħid x’riżorsa għandha dan is-sors ta ’enerġija. L-artiġjani għad m'għandhom l-ebda esperjenza f'dan ir-rigward.

L-unika ħaġa li tista 'tgħid hija li skont ir-rappreżentanti tat-Toyota, iċ-ċellula tal-fjuwil tal-karozza tal-produzzjoni tagħhom Mirai hija kapaċi tiġġenera enerġija mingħajr interruzzjoni sa 250 elf kilometru. Wara dan it-tragward, għandek bżonn tissorvelja l-effettività tal-apparat. Jekk il-prestazzjoni tagħha naqset b'mod notevoli, iċ-ċellula tal-fjuwil tinbidel f'ċentru ta 'servizz awtorizzat. Veru, wieħed għandu jistenna li l-kumpanija tieħu ammont deċenti għal din il-proċedura.

Liema kumpaniji diġà qed jagħmlu jew se jagħmlu karozzi bl-idroġenu?

Ħafna kumpaniji huma involuti fl-iżvilupp ta 'power unit li ma tagħmilx ħsara lill-ambjent. Hawn huma l-marki tal-karozzi, li fl-uffiċċju tad-disinn tagħhom diġà hemm għażliet tax-xogħol, lesti biex jidħlu f'serje:

• Mercedes-Benz huwa crossover tal-GLC F-Cell, li l-bidu tal-bejgħ tiegħu tħabbar fl-2018, iżda s’issa ġie akkwistat minn ftit intrapriżi u ministeri tal-Ġermanja biss. Prototip ta 'trattur taċ-ċelloli tal-fjuwil bl-idroġenu, GenH2, reċentement ġie żvelat;
• Il-prototip Hyundai - Nexo introdott sentejn ilu;
• BMW huwa prototip tal-idroġenu Hydrogen 7, li ġie rilaxxat mil-linja tal-assemblaġġ. Lott ta '100 kopja baqa' fl-istadju sperimentali, iżda din diġà hija xi ħaġa.

Fost il-karozzi tal-istokk li jistgħu jinxtraw kemm fl-Amerika kif ukoll fl-Ewropa hemm il-mudelli Mirai u Clarity mingħand Toyota u Honda, rispettivament. Għal kumpaniji oħra, dan l-iżvilupp għadu jew fil-verżjoni tat-tpinġija, jew bħala prototip li ma jaħdimx.

toyota mirai

Ċarezza Honda

Kemm tiswa karozza li taħdem bl-idroġenu?

L-ispiża ta 'karozza bl-idroġenu hija deċenti. Ir-raġuni għal dan hija l-metalli prezzjużi li jiffurmaw l-elettrodi taċ-ċelloli tal-fjuwil (palladju jew platinu). Ukoll, karozza moderna hija mgħammra b'sistemi ta 'sigurtà bla għadd u stabbilizzazzjoni tat-tħaddim ta' elementi elettriċi, li teħtieġ ukoll riżorsi materjali.

Għalkemm il-manutenzjoni ta 'karozza bħal din (sal-mument li jiġu sostitwiti ċ-ċelloli tal-fjuwil) mhix ħafna iktar għalja minn karozza ordinarja tal-aħħar ġenerazzjonijiet. Hemm pajjiżi li jisponsorjaw il-produzzjoni tal-idroġenu, iżda anke meta tqis dan, ikollok tħallas medja ta '11-il dollaru u nofs għal kull kilogramma ta' gass. Skond it-tip ta 'magna, dan jista' jkun biżżejjed għal distanza ta 'madwar mitt kilometru.

Għaliex il-karozzi tal-idroġenu huma aħjar mill-karozzi elettriċi?

Jekk tieħu impjant tal-idroġenu b'ċelloli tal-fjuwil, allura karozza bħal din tkun identika għall-karozza elettrika li aħna mdorrijin naraw fit-toroq. L-unika differenza hija li l-karozza elettrika tiġi ċċarġjata min-netwerk jew minn terminal fi stazzjon tal-gass. It-trasport tal-idroġenu nnifsu jiġġenera elettriku għalih innifsu.

Fir-rigward tal-ispiża ta 'karozzi bħal dawn, huma jiswew aktar. Pereżempju, mudelli Tesla fil-konfigurazzjoni bażika se jiswew minn 45 elf dollaru. Analogi tal-idroġenu mill-Ġappun jistgħu jinxtraw għal 57 elf cu. Il-Bavarjani, min-naħa l-oħra, ibigħu l-karozzi tagħhom fuq fjuwil "aħdar" bi prezz ta '50 elf dollaru.

Meta titqies il-prattiċità, huwa iktar faċli li timla l-karozza bil-gass (se tieħu madwar ħames minuti) milli tistenna nofs siegħa (b'ċarġjar mgħaġġel, li mhux permissibbli għat-tipi kollha ta 'batteriji) fil-parkeġġ. Dan huwa l-vantaġġ tal-pjanti tal-idroġenu.

Żieda oħra - ċelloli tal-fjuwil m'għandhomx bżonn partikolarment manutenzjoni, u l-ħajja tax-xogħol tagħhom hija pjuttost kbira. Fir-rigward tal-vetturi elettriċi, il-batterija enormi tagħhom tkun teħtieġ sostituzzjoni f'madwar ħames snin minħabba l-fatt li għandha ħafna ċikli ta 'ċarġ-ċarġ. F'temperaturi ta 'ffriżar, il-batterija f'vetturi elettriċi tintrema ħafna aktar malajr milli fis-sajf. Iżda l-element fuq ir-reazzjoni tal-ossidazzjoni tal-idroġenu ma jsofrix minn dan u jipproduċi b'mod stabbli l-elettriku.

X'inhuma l-prospetti għall-karozzi bl-idroġenu u meta se jidhru fit-triq?

Fl-Ewropa u l-Istati Uniti, il-karozza bl-idroġenu diġà tista 'tinstab. Madankollu, huma għadhom fil-kategorija tal-kurżità. U llum m'hemmx ħafna prospetti.

Ir-raġuni ewlenija li dan it-tip ta ’trasport mhux dalwaqt jimla t-toroq tal-pajjiżi kollha hija n-nuqqas ta’ kapaċità ta ’produzzjoni. L-ewwel, huwa meħtieġ li tiġi stabbilita l-produzzjoni tal-idroġenu. Barra minn hekk, huwa meħtieġ li jintlaħaq tali livell li, minbarra l-ambjent, huwa wkoll fjuwil disponibbli għal ħafna mis-sewwieqa. Minbarra l-produzzjoni ta 'dan il-gass, huwa meħtieġ li torganizza t-trasport tiegħu (għalkemm għal dan tista' tuża b'mod sigur l-awtostradi li matulhom jiġi ttrasportat il-metanu), kif ukoll tgħammar bosta stazzjonijiet tal-mili b'terminals xierqa.

It-tieni, kull fabbrikant tal-karozzi jkollu jimmodernizza serjament il-linji tal-produzzjoni, li jeħtieġ investiment konsiderevoli. F’ekonomija instabbli minħabba t-tifqigħa ta ’epidemija globali, ftit se jieħdu riskji bħal dawn.

Jekk tħares lejn il-pass tal-iżvilupp tat-trasport elettriku, il-proċess tal-popolarizzazzjoni seħħ malajr ħafna. Madankollu, ir-raġuni għall-popolarità tal-karozzi elettriċi hija l-abbiltà li tiffranka fuq il-fjuwil. U ħafna drabi din hija l-ewwel raġuni għaliex jinxtraw, u mhux għall-finijiet tal-preservazzjoni tal-ambjent. Fil-każ ta 'l-idroġenu, mhux se jkun possibbli li tiffranka l-flus (għallinqas issa), minħabba li tonfoq ħafna iktar enerġija fuq il-produzzjoni tiegħu.

Vantaġġi u żvantaġġi ewlenin tal-magni bl-idroġenu

Allura, ejja nagħti sommarju. Il-vantaġġi tal-magni li jaħdmu bl-idroġenu jinkludu l-fatturi li ġejjin:

• Emissjoni favur l-ambjent;
• Tħaddim skiet tal-power unit (trazzjoni elettrika);
• Fil-każ li tuża ċellula tal-fjuwil, manutenzjoni frekwenti mhix meħtieġa;
• Fjuwil mill-ġdid veloċi;
• Meta mqabbla ma 'vetturi elettriċi, is-sistema ta' propulsjoni u s-sors ta 'enerġija joperaw b'mod aktar stabbli anke f'temperaturi ta' ffriżar.

Għalkemm l-iżvilupp ma jistax jissejjaħ novità, madankollu, xorta għandu numru ta 'nuqqasijiet li jinduċu lis-sewwieq medju jħares lejh b'kawtela. Hawn huma wħud minnhom:

• Biex l-idroġenu jaqbad, għandu jkun fi stat gassuż. Dan joħloq ċerti diffikultajiet. Pereżempju, kompressuri speċjali għaljin huma meħtieġa biex jikkompressaw gassijiet ħfief. Hemm ukoll problema bil-ħażna u t-trasport xieraq tal-fjuwil, peress li huwa fjammabbli ħafna;
• Iċ-ċilindru, li se jkun installat fuq il-karozza, jeħtieġ li jiġi ċċekkjat perjodikament. Biex tagħmel dan, is-sewwieq ikollu bżonn iżur ċentru speċjalizzat, u din hija spiża addizzjonali;
• F'karozza bl-idroġenu, batterija enormi ma tintużax, madankollu, l-installazzjoni xorta tiżen b'mod deċenti, li jaffettwa b'mod sinifikanti l-karatteristiċi dinamiċi tal-vettura;
• Idroġenu - jaqbad fl-iċken xrara, allura inċident li jinvolvi karozza bħal din ikun akkumpanjat minn splużjoni serja. Minħabba l-attitudni irresponsabbli ta 'xi sewwieqa għas-sigurtà tagħhom stess u l-ħajja ta' utenti oħra tat-triq, vetturi bħal dawn għadhom ma jistgħux jinħarġu fit-toroq.

B'kont meħud tal-interess tal-umanità f'ambjent nadif, huwa mistenni li jsir avvanz fil-kwistjoni tal-finalizzazzjoni tat-trasport "aħdar". Imma meta jiġri dan, il-ħin biss jgħidlek.

Sadanittant, ara l-analiżi tal-vidjow fuq it-Toyota Mirai:

Futur fuq l-idroġenu? Toyota Mirai - REVIŻJONI SĦIĦA u Specs | LiveFEED®

Mistoqsijiet u Tweġibiet:

Għaliex hija perikoluża magna tal-idroġenu? Matul il-kombustjoni tat-taħlita tal-idroġenu, il-magna tissaħħan aktar milli waqt il-kombustjoni tal-gażolina. Bħala riżultat, hemm probabbiltà għolja ta 'burnout ta' pistuni, valvi u tagħbija żejda tal-unità.

Kif tagħti l-fjuwil karozza tal-idroġenu? Karozza bħal din hija mħaddma bl-idroġenu fi stat gassuż (gass likwifikat jew kompressat). Biex taħżen il-fjuwil, huwa kkompressat għal 350-700 atmosfera, u t-temperatura tista 'tilħaq -259 grad.

Kif taħdem magna tal-kombustjoni interna tal-idroġenu? Il-karozza hija mgħammra b'tip ta 'batterija. L-ossiġnu u l-idroġenu jgħaddu minn pjanċi speċjali. Ir-riżultat huwa reazzjoni kimika bir-rilaxx tal-fwar tal-ilma u l-elettriku.