Pag-opera ug hydrogen nga sakyanan (fuel cell)

 

Ang laing alternatibo sa pag-operate sa mga de-koryenteng sakyanan, hydrogen solution, dugay nang gitun-an sa mga German ug Japanese. Ang Europe, nga giisip ni Tesla nga dili lig-on, bisan pa niana nakahukom nga ibutang ang usa ka pakete niini nga teknolohiya (sa tibuok kalibutan, dili alang sa bugtong katuyoan sa pagpadagan sa mga sakyanan). Busa atong tan-awon kon sa unsang paagi ang hydrogen nga sakyanan nagtrabaho, nga mao lamang ang usa ka variant sa electric sakyanan.

Basaha usab:

• Mahimo ba ang usa ka hydrogen nga awto?
• Unsa ang mga bentaha ug disbentaha sa usa ka fuel cell

Pipila ka matang sa hydrogen nga mga sakyanan

Samtang ang karon nga teknolohiya para sa mga salakyanan nga naggamit mga selyula sa gasolina sa pagpaandar sa mga de-koryenteng motor, ang hydrogen mahimo usab nga magamit sa pagpabalik sa internal nga pagkasunog nga mga salakyanan. Gasa gyud ni nga magamit sama sa LPG ug CNG nga gigamit na sa atong mga sakyanan. Bisan pa, kini nga ideya gibiyaan, ang piston engine labi pa nga nahiuyon sa mga panahon ...

Ania ang usa ka hydrogen-powered Toyota Mirai. Gibaligya kini sa USA, wala kini sa France, tungod kay wala'y hydrogen distribution point didto ... Kay naulahi sa mga electrical terminal, naulahi na kami sa hydrogen!

Prinsipyo sa operasyon

Kung kinahanglan natong i-summarize ang sistema sa usa ka sentence, isulti ko kanakini electric motor kinsa naglakaw uban carburant dili polusyon (sa operasyon, dili sa produksyon). Imbis nga i-charge ang baterya gamit ang usa ka plug ug busa elektrisidad, gipuno namon kini sa likido. Mao kini ang hinungdan nga gitawag nato ang fuel cell system (kini mao ang

tapok

nga nagtrabaho uban sa sugnod nga

gikonsumo

et

mawala sa tangke

). Sa tinuud, ang bugtong kalainan sa usa ka de-koryenteng motor mao ang pagtipig sa enerhiya, dinhi sa usa ka likido, dili usa ka kemikal nga porma.

Busa, kinahanglan nga matikdan nga ang baterya nag-discharge, dili sama sa lithium o bisan lead-acid nga baterya (tan-awa ang mga link aron mahibal-an kung giunsa kini pagtrabaho).

Mapa sa proseso

Hydrogen = hybrid?

Hapit ... Sa pagkatinuod, sila sistematikong adunay dugang nga lithium battery, ang kapuslanan nga akong ipasabut sa ubos. Busa, kini mao ang posible nga sa pag-operate lamang sa hydrogen, lamang sa paggamit sa usa ka conventional baterya, o bisan ang duha sa samang higayon.

Mga Bahin

tangke sa hydrogen

Adunay kami usa ka tangke nga makatipig 5 hangtod 10 kg nga hydrogen, nahibal-an nga ang matag kilo adunay 33.3 kWh nga enerhiya (itandi sa mga de-koryenteng salakyanan, nga adunay 35 hangtod 100 kWh). Ang tangke espesyal nga gidisenyo ug lig-on nga makasugakod sa internal nga presyur nga 350 hangtod 700 bar.

Fuel cell

Ang fuel cell mohatag og gahum sa electric motor sa sakyanan sama sa naandan nga lithium battery. Bisan pa, kini nagkinahanglan og sugnod, nga mao ang hydrogen gikan sa tangke. Gihimo kini sa mahal kaayo nga platinum, apan sa pinakabag-o nga mga bersyon wala kini.

Buffer nga baterya

Dili kini gikinahanglan, apan kini ang sumbanan alang sa mga sakyanan sa hydrogen. Sa tinuud, nagsilbi kini nga backup nga baterya, usa ka power amplifier (mahimong molihok nga managsama sa usa ka fuel cell), apan usab ug labaw sa tanan, nagsilbi kini aron mapasig-uli ang kinetic energy sa panahon sa deceleration ug braking.

Gahum electronics

Wala nalista sa akong top diagram, ang power electronics nagkontrol, nagbalda ug nagtul-id (pag-convert tali sa AC ug DC nga mga sulog) sa lain-laing mga sulog nga nagdagayday sa nagkalain-laing mga component sa sakyanan.

Pagpagasolina

Pag-opera sa fuel cell: catalysis

Ang tumong mao ang pagkuha sa mga electron (electricity) gikan sa hydrogen aron ipadala kini ngadto sa electric motor. Kining tanan gihimo pinaagi sa kontroladong electrochemical reaction nga nagbulag sa mga electron sa usa ka kilid (paingon sa makina) ug mga proton sa pikas (sa fuel cell). Ang tibuok nga miting matapos sa cathode, diin ang reaksyon natapos: ang katapusan nga "sagol" naghatag og tubig, nga gibomba gikan sa sistema (tambutso).

Ania ang usa ka dayagram sa catalysis, nga mao ang pagkuha sa elektrisidad gikan sa hydrogen (reverse electrolysis).

Dinhi atong makita ang ninglihok sa fuel cell, nga mao ang panghitabo sa catalysis.

Hydrogen H2 (ie duha ka hydrogen H atoms nga gipapilit: dihydrogen) gikan sa wala ngadto sa tuo. Sa pagduol niini sa anode, mawala ang nucleus niini (proton), nga masuyop (tungod sa panghitabo sa oksihenasyon). Ang mga electron unya magpadayon sa ilang dalan sa tuo aron sa sunod nga paggamit sa electric motor.

Sa baylo, gi-reassemble namo ang tanan pinaagi sa pag-inject sa O2 (oxygen gikan sa hangin salamat sa compressor) sa cathode nga bahin, nga natural nga magtugot sa pagporma sa usa ka molekula sa tubig (nga mag-catalyze sa tanan nga mga elemento ngadto sa usa ka tibuok). usa ka molekula nga usa ka koleksyon sa Hs ug Os).

Katingbanan sa kemikal/pisikal nga mga reaksiyon

ANOD : sa anode, ang hydrogen atom kay "giputol" sa tunga (H2 = 2e- + 2H+). Ang nucleus (H + ion) manaog padulong sa cathode, samtang ang mga electron (e-) nagpadayon sa ilang agianan tungod sa ilang kawalay katakus sa pag-agi sa electrolyte (ang luna tali sa anode ug cathode).

KATOD: sa cathode, atong makita ang reverse (sa lain-laing mga paagi) ions H + ug e- electron. Unya igo na ang pagpaila sa mga atomo sa oksiheno aron ang tanan niini nga mga elemento gusto nga mangolekta, nga unya mosangpot sa pagmugna sa usa ka molekula sa tubig, nga naglangkob sa duha ka atomo sa hydrogen ug usa ka atomo sa oksiheno. O ang pormula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

ani ?

Kon atong tagdon lamang ang sakyanan sa iyang kaugalingon, nga mao ang efficiency sa tangke sa katapusan sa mga ligid (materyal nga pagbag-o / mekanikal nga reinforcement), kita dinhi sa usa ka gamay nga ubos sa 50%. Sa tinuud, ang baterya adunay kahusayan nga mga 50%, ug ang de-koryenteng motor - mga 90%. Busa, una kami adunay 50% nga pagsala, ug dayon 10%.

Kung atong tagdon ang kaepektibo sa usa ka planta sa kuryente nga nagpatunghag enerhiya, unya sa wala pa ang paghimo sa hydrogen o bisan ang pag-apod-apod sa elektrisidad (sa kaso sa lithium) kita adunay 25% alang sa hydrogen ug 70% alang sa elektrisidad (gibana-bana nga kasagaran, klaro. ).

Basaha ang dugang bahin sa ganansya dinhi.

Ang kalainan tali sa usa ka awto nga hydrogen ug usa ka awto nga de-koryenteng baterya sa lithium?

Ang mga sakyanan parehas ra, gawas sa ilang "tangke sa enerhiya". Busa, kini ang mga de-koryenteng sakyanan nga naggamit sa rotor-stator nga mga motor (induction, permanente nga magnet, o bisan reaktibo).

Kung ang usa ka baterya sa lithium nagtrabaho usab salamat sa usa ka kemikal nga reaksyon sa sulod niini (usa ka reaksyon nga natural nga nagpatunghag elektrisidad: mas tukma, mga electron), wala’y mogawas gikan niini, adunay usa lamang ka internal nga pagbag-o. Aron makabalik sa orihinal nga kahimtang niini (pag-recharging), igo na ang pagpasa sa kasamtangan (pagkonektar sa sektor) ug ang kemikal nga reaksyon magsugod pag-usab sa atbang nga direksyon. Ang problema mao nga kini nagkinahanglan og panahon, bisan sa mga supercharger.

Alang sa usa ka makina nga hydrogen, nga usa ka klasiko nga de-koryenteng motor nga gipaandar sa usa ka fuel cell (ie, hydrogen), ang baterya nag-konsumo sa hydrogen sa panahon sa usa ka kemikal nga reaksyon. Kini gihaw-as pinaagi sa usa ka tambutso nga nagtangtang sa alisngaw sa tubig (ang resulta sa usa ka kemikal nga reaksyon).

Busa, gikan sa lohikal nga punto sa panglantaw, mahimo natong ipahiangay ang bisan unsang de-koryenteng sakyanan ngadto sa usa ka hydrogen nga sakyanan, igo na nga ilisan ang lithium battery nga adunay fuel cell. Mao nga, sa imong pagsabut sa "hydrogen engine" kinahanglan nga isipon nga panguna nga usa ka de-koryenteng motor (tan-awa kung giunsa kini molihok dinhi). Siya kinahanglan nga moduol kaniya, dili tungod kay siya gi-refuel isip usa ka entidad.

Ang kemikal nga reaksyon sa base niini nga tableta nagpatungha kainitgikan sa kuryente (unsay atong gikinahanglan alang sa electric motor) ug tubig.

Ngano nga dili bisan asa?

Ang panguna nga teknikal nga problema sa hydrogen adunay kalabotan sa kaluwasan sa pagtipig. Sa pagkatinuod, sama sa LPG, delikado kining sugnod tungod kay kini mahimong masunog sa pagkontak sa hangin (ug dili lang kana). Mao nga ang problema dili lamang ang pagpuno sa awto sa gasolina, apan adunay usa ka tangke nga lig-on nga makasugakod sa bisan unsang aksidente. Siyempre, ang dugang nga gasto usa usab ka dako nga pag-drag, ug ingon og kini dili kaayo mabuhi kaysa sa usa ka lithium-ion nga baterya, kansang gasto nag-us-os pag-ayo.

Sa katapusan, ang produksiyon ug pag-apod-apod nga network sa kalibutan wala kaayo maugmad, ug ang mga gobyerno gusto nga makahimo og hydrogen pinaagi sa electrolysis gamit ang renewable energy sources (daghang mga eksperto ang nagsulti sa usa ka utopian nga laraw nga dili matuman sa atong "kalit" nga kamatuoran).

Sa katapusan, adunay usa ka mas maayo nga higayon nga ang naandan nga elektrisidad mao ang solusyon sa pagpili alang sa umaabot, kaysa sa hydrogen, nga magamit alang sa lainlaing mga aplikasyon nga lapas sa indibidwal nga paglihok.

Tanan nga mga komento ug reaksyon

katapusan gi-post ang komento:

Bernard (Petsa: 2021, 09:23:14)

Kumusta,

Salamat niining lig-on ug makaiikag nga mga ideya. Mobiya ko sa site nga adunay bag-ong alitaptap sa akong daan nga utok.

Sa personal, natingala ako nga, gawas sa akong nahibal-an bahin sa mga nukleyar nga submarino, wala’y usa nga nakahimo og usa ka hingpit nga makina alang sa dalan. Kini sa tinuud ang gipadayag ni Philips sa 1971 Brussels Motor Show, nga adunay 200 hp. sa duha ka piston.

Nagsugod ang operasyon sa Philips kaniadtong 1937-1938 ug gipadayon kaniadtong 1948.

Niadtong 1971, giangkon nila ang pila ka gatos nga horsepower matag piston. Sukad niadto wala na koy makit-an... Syempre, Secret Defense.

Komosta ang mga makina sa gas turbine?

Ang imong mga parol makadugang ug tubig sa akong galingan sa panghunahuna.

Salamat sa imong kahibalo ug pagkapopular.

Il J. 1 (mga) reaksyon sa kini nga komento:

• Admin ADMINISTRATOR SA SITE (2021-09-27 11:40:25): Makalingaw kaayo basahon, salamat.

  Wala koy nahibal-an bahin sa kini nga klase sa makina aron hukman, tingali tungod sa gasto, gidak-on, lisud nga pagmentinar, kasagaran nga kahusayan?

  Hinumdomi nga gikinahanglan ang usa ka solusyon nga makapainit sa gas, ug busa ang paggamit niini sa usa ka regular nga pampublikong sakyanan posibleng delikado (ug nga kini mahimong makanunayon sa paglabay sa panahon).

  Sa laktud, nagduda ko nga naglaum ka alang sa usa ka mas tukma ug masaligon nga tubag ... Pasensya.

(Makita ang imong post sa ilalom sa komento pagkahuman sa pagpanghimatuud)

Pagsulat usa ka komento

Gamit ang elektrikal nga pormula E, imong makita nga: