Makina sa hydrogen. Giunsa kini molihok ug mga disbentaha

Ang mga makina sa sulud nga pagkasunog wala magpakita ingon kadako nga bulag nga mga powertrains. Hinuon, ang klasiko nga motor naggikan ingon usa ka sangputanan sa pagpino ug pagpaayo sa mga makina sa kainit. Basaha kung giunsa ang yunit, nga naandan namon nga makita sa ilawom sa hood sa mga awto, hinayhinay nga nagpakita. sa usa ka lahi nga artikulo.

Bisan pa, sa diha nga ang una nga awto nga nasangkapan sa sulud nga combustion engine nagpakita, ang mga tawo nakadawat us aka awto nga gipadagan sa kaugalingon nga wala magkinahanglan og kanunay nga pagpakaon, sama sa usa ka kabayo. Daghang mga butang ang nabag-o sa mga motor sukad pa kaniadtong 1885, apan usa ka disbentaha ang nagpabilin nga wala mausab. Panahon sa pagkasunog sa usa ka sagol nga gasolina (o uban pang gasolina) ug hangin, daghan kaayo nga makadaot nga mga sangkap ang gipagawas nga nagahugaw sa kalikopan.

Kung sa wala pa ang pag-abut sa mga nagpadagan sa kaugalingon nga mga salakyanan, ang mga arkitekto sa mga nasud sa Europa nahadlok nga ang mga dagkung lungsod malumos sa tae sa kabayo, karon ang mga namuyo sa mga megacity nakaginhawa hugaw nga hangin.

Ang pagpahugot sa mga sumbanan sa kinaiyahan alang sa pagbiyahe nagpugos sa mga tiggama sa salakyanan sa paghimo usa ka labi ka limpyo nga powertrain. Mao nga, daghang mga kompanya ang nainteres sa kaniadto gimugna nga teknolohiya sa Anjos Jedlik - usa ka kaugalingon nga karomata sa kusug nga kuryente, nga ningbalik kaniadtong 1828. Ug karon kini nga teknolohiya nahimong lig-on nga natukod sa kalibutan sa awto nga dili ka matingala bisan kinsa nga adunay de-kuryenteng awto o usa ka hybrid.

Apan kung unsa gyud ang nakapadasig mao ang mga planta sa kuryente, nga ang gipagawas ra mao ang mainom nga tubig. Kini usa ka makina nga hydrogen.

Unsa ang usa ka makina nga hydrogen?

Kini usa ka klase nga makina nga naggamit hydrogen ingon fuel. Ang paggamit sa kini nga elemento sa kemikal makapaminus sa pagkaubos sa mga kahinguhaan sa hydrocarbon. Ang ikaduha nga hinungdan sa interes sa mao nga mga instalasyon mao ang pagkunhod sa polusyon sa kinaiyahan.

Nagsalig sa unsang lahi nga motor ang gamiton sa pagdala, ang operasyon niini managlahi sa klasiko nga internal nga pagkasunog nga makina o managsama.

Usa ka Mubong Kasaysayan

Ang mga makina sa sulud nga pagsunog sa hydrogen nagpakita sa parehas nga panahon sa diha nga ang prinsipyo sa ICE naugmad ug gipaayo. Usa ka inhenyero ug imbentor sa Pransya ang nagdisenyo sa iyang kaugalingon nga bersyon sa sulud nga combustion engine. Ang gasolina nga gigamit niya sa iyang pag-uswag mao ang hydrogen, nga makita ingon usa ka sangputanan sa electrolysis sa H₂A. Kaniadtong 1807, nagpakita ang una nga hydrogen car.

Si Isaac De Rivaz kaniadtong 1807 nag-file usa ka patente alang sa pag-uswag sa usa ka traktora alang sa kagamitan sa militar. ingon usa sa mga yunit sa kuryente, gisugyot niya nga gamiton ang hydrogen.

Ang yunit sa kuryente usa ka piston, ug ang pagsunog niini tungod sa pagporma sa usa ka spark sa silindro. Tinuod, ang una nga pagmugna sa imbentor nagkinahanglan og manwal nga pagmugna og spark. Paglabay sa duha lang ka tuig, nahuman niya ang iyang trabaho, ug natawo ang una nga self-propelled hydrogen nga salakyanan.

Bisan pa, sa kana nga panahon, ang pag-uswag wala hatagi importansya, tungod kay ang gas dili dali makuha ug tipigan sama sa gasolina. Ang mga motor nga hydrogen praktikal nga gigamit sa Leningrad sa panahon sa blockade gikan sa ikaduhang tunga sa 1941. Bisan pa, kinahanglan naton dawaton nga dili kini mga eksklusibo nga mga yunit sa hydrogen. Kini mga yano nga GAZ internal nga pagkasunog nga makina, wala ra’y gasolina alang sa kanila, apan adunay daghang gas sa kini nga oras, tungod kay kini gipalihok sa mga lobo.

Sa unang katunga sa katuigang 80, daghang mga nasud, dili lamang ang mga Europa, apan lakip usab ang Amerika, Russia ug Japan, ang nagsulay sa pag-eksperimento sa kini nga klase nga mga instalasyon. Mao nga, kaniadtong 1982, kauban ang hiniusa nga trabaho sa planta sa Kvant ug RAF automobile enterprise, usa ka hiniusa nga motor ang nagpakita, nga nagdagan sa usa ka sagol nga hydrogen ug hangin, ug usa ka 5 kW / h nga baterya ang gigamit ingon usa ka gigikanan sa enerhiya.

Sukad niadto, adunay mga pagsulay sa lainlaing mga nasud nga ipaila ang mga "berde" nga mga salakyanan sa ilang mga linya sa modelo, apan sa kadaghanang mga kaso ang mga kana nga awto nagpabilin sa kategorya nga prototype o adunay gikutuban nga edisyon.

Giunsa kini pagtrabaho

Tungod kay karon adunay daghang mga motor nga naglihok sa kini nga kategorya, sa matag indibidwal nga kaso ang hydrogen plant ang molihok sumala sa kaugalingon nga prinsipyo niini. Hunahunaa kung giunsa ang usa ka pagbag-o molihok nga makapuli sa klasiko nga internal nga pagkasunog nga makina.

Sa ingon nga motor, sigurado nga gamiton ang mga fuel cell. Kini usa ka klase nga generator nga nagpalihok sa usa ka reaksyon sa electrochemical. Sa sulud sa aparato, ang hydrogen na-oxidized, ug ang sangputanan sa reaksyon mao ang pagpagawas sa elektrisidad, singaw sa tubig ug nitroheno. Ang carbon dioxide wala ibuga sa ingon nga pagbutang.

Ang usa ka salakyanan nga gibase sa parehas nga yunit parehas nga de-koryenteng awto, ang baterya ra niini ang labi ka gamay. Ang fuel cell makamugna igo nga kusog aron mapadagan ang tanan nga mga sistema sa salakyanan. Ang bugtong nga pahimangno mao ang gikan sa pagsugod sa proseso hangtod sa henerasyon sa kusog, mahimo’g molungtad mga 2 minuto. Apan ang labing kadaghan nga output sa pag-install magsugod pagkahuman sa pag-init sa sistema, nga molungtad gikan sa usa ka ikaupat nga bahin sa usa ka oras hangtod sa 60 minuto.

Aron ang planta sa kuryente dili molihok nga kawang, ug dili kinahanglan nga ihanda nga daan ang pagdala alang sa pagbiyahe, usa ka naandan nga baterya ang gibutang dinhi. Samtang nagmaneho, na-recharge kini tungod sa pagpaayo, ug kini gikinahanglan nga eksklusibo alang sa pagsugod sa awto.

Ang ingon nga awto adunay gamit nga usa ka silindro nga lainlain nga mga volume, diin ang hydrogen gibomba. Depende sa mode sa pagmaneho, ang kadako sa awto ug ang kuryente sa pag-instalar sa elektrisidad, ang usa ka kilo nga gas mahimong igoigo sa 100 kilometros nga pagbiyahe.

Mga klase sa hydrogen engine

Bisan kung adunay daghang mga pagbag-o sa mga makina sa hydrogen, silang tanan nahulog sa duha ka lahi:

• Ang tipo sa yunit nga adunay fuel cell;
• Gibag-o ang internal nga pagkasunog nga makina, gipahiangay aron magamit ang hydrogen.

Binagbinagon naton nga bulag ang matag lahi: unsa ang ilang mga dagway.

Mga planta sa kuryente nga nakabase sa mga hydrogen fuel cells

Ang fuel cell gibase sa prinsipyo sa usa ka baterya, diin nahinabo ang usa ka proseso nga electrochemical. Ang kalainan ra sa taliwala sa hydrogen analogue mao ang labi ka taas nga kahusayan niini (sa pipila nga mga kaso, labaw sa 45 porsyento).

Ang fuel cell usa ka us aka lawak diin gibutang ang duha nga mga elemento: ang cathode ug ang anode. Ang parehas nga mga electrode adunay sapaw nga platinum (o palladium). Ang usa ka membrane nahimutang sa taliwala nila. Gibahin niini ang lungag sa duha ka mga lawak. Ang oxygen gihatag sa lungag nga adunay cathode, ug ang hydrogen gihatag sa ikaduha.

Ingon usa ka sangputanan, adunay usa ka reaksyon sa kemikal, nga ang sangputanan niini mao ang kombinasyon sa mga oxygen ug hydrogen molekula nga adunay pagpagawas sa elektrisidad. Ang usa ka epekto sa proseso mao ang gipagawas sa tubig ug nitroheno. Ang mga fuel cell electrode konektado sa electrical circuit sa awto, apil ang motor nga de kuryente.

Mga makina sa sulud nga pagkasunog sa hydrogen

Sa kini nga kaso, bisan kung ang makina gitawag nga hydrogen, kini adunay parehas nga istraktura ingon usa ka naandan nga ICE. Ang nakalahi lang mao nga dili gasolina o propane ang masunog, apan hydrogen. Kung imong gipuno ang usa ka silindro nga adunay hydrogen, kung ingon ana usa ka problema - kini nga gas magminus sa pagkaepisyente sa usa ka naandan nga yunit sa hapit 60 porsyento.

Niini ang pipila pa nga mga problema sa pagbalhin sa hydrogen nga wala pag-upgrade sa makina:

• Kung ang HTS pugngan, ang gas mosulud sa usa ka reaksyon sa kemikal nga adunay metal nga gikan diin gihimo ang pagkasunog ug piston, ug sa kasagaran mahimo usab kini mahitabo sa lana sa makina. Tungod niini, usa pa nga compound ang naporma sa pagkasunog, nga dili managlahi sa usa ka espesyal nga abilidad sa pagsunog og maayo;
• Ang mga kal-ang sa sulud sa pagkasunog kinahanglan nga hingpit. Kung sa bisan diin ang sistema sa gasolina adunay labing menos usa ka gamay nga leak, ang gas dali nga masunog sa pagkontak sa mga mainit nga butang.

Engine alang sa Kalinaw sa Honda

Tungod sa kini nga mga katarungan, labi ka praktikal ang paggamit sa hydrogen ingon usa ka gasolina sa mga rotary motor (kung unsa ang ilang bahin, basaha dinhi). Ang paggamit ug tambutso nga mga manifold sa ingon nga mga yunit nahimutang nga bulag gikan sa usag usa, mao nga ang gas sa sulud dili mag-init. Ingon niana, samtang ang mga makina gi-moderno aron mapugngan ang mga problema sa paggamit sa mas barato ug labi ka mahigalaon nga gasolina.

Hangtud kanus-a ang kinabuhi sa serbisyo sa mga fuel cells?

Sa tibuuk kalibutan karon, ang ingon nga mga awto talagsa ra kaayo, ug wala pa kini sa serye, lisud isulti kung unsa ang adunay usa ka gigikanan nga gigikanan sa enerhiya. Ang mga artesano wala pay kasinatian bahin niini.

Ang isulti lang nga sumala sa mga pahayag sa mga representante sa Toyota, ang fuel cell sa ilang produksiyon nga awto nga si Mirai makahimo sa wala’y hunong nga pagpatubo og enerhiya hangtod sa 250 mil ka kilometro. Pagkahuman sa kini nga milyahe, kinahanglan nimo nga bantayan ang pagka-epektibo sa aparato. Kung ang paghimo niini namatikdan nga mikunhod, ang fuel cell gibag-o sa usa ka gitugutan nga service center. Tinuod, kinahanglan magdahum ang usa nga ang kompanya magkuha usa ka disente nga kantidad alang sa kini nga pamaagi.

Kinsa sa mga kompanya ang naghimo o magbuhat og mga awto nga hydrogen?

Daghang mga kompanya ang nakigbahin sa pag-uswag sa usa ka yunit sa kuryente nga mahigalaon sa kalikopan. Ania ang mga tatak sa awto, sa bureau sa disenyo diin adunay mga kapilian sa pagtrabaho, andam nga moadto sa serye:

• Ang Mercedes-Benz usa ka crossover sa GLC F-Cell, ang pagsugod sa pagbaligya niini gipahibalo kaniadtong 2018, apan hangtod karon pila ra ka mga negosyo ug mga ministro sa Alemanya ang nakakuha niini. Usa ka prototype nga hydrogen fuel cell tractor unit, ang GenH2, bag-ohay lang gipadayag;
• Hyundai - Nexo prototype gipaila duha ka tuig ang miagi;
• Ang BMW usa ka prototype sa hydrogen Hydrogen 7, nga gipagawas gikan sa linya sa asembliya. Usa ka batch nga 100 nga mga kopya ang nagpabilin sa yugto sa eksperimento, apan kini usa na ka butang.

Lakip sa mga stock car nga mapalit sa Amerika ug Europe ang mga modelo sa Mirai ug Clarity gikan sa Toyota ug Honda, matag usa. Alang sa nahabilin nga mga kompanya, ang kini nga pag-uswag naa ra sa bersyon sa pagguhit, o ingon usa ka dili nagtrabaho nga prototype.

toyota mirai

Kalinaw sa Honda

Pila ang kantidad sa usa ka awto nga gipaandar sa hydrogen?

Maayo ang gasto sa usa ka awto nga hydrogen. Ang hinungdan niini mao ang mahal nga mga metal nga bahin sa mga electrode sa fuel cells (palladium o platinum). Ingon usab, ang usa ka moderno nga awto adunay kagamitan nga dili maihap nga mga sistema sa siguridad ug pagpalig-on sa operasyon sa mga elemento sa elektrisidad, nga nanginahanglan usab mga materyal nga kapanguhaan.

Bisan kung ang pagmintinar sa ingon nga awto (hangtod sa oras nga ang mga fuel cells gipulihan) dili labi ka mahal kaysa usa ka ordinaryong awto sa labing ulahi nga mga henerasyon. Adunay mga nasud nga nagpasiugda sa paghimo og hydrogen, apan bisan pa niini, magbayad ka us aka average nga 11 ug tunga dolyar matag kilo nga gas. Nagsalig sa tipo sa makina, mahimo kini igo alang sa gilay-on nga mga usa ka gatus ka kilometro.

Ngano nga ang mga awto nga hydrogen mas maayo pa kaysa mga de-koryenteng awto?

Kung magkuha ka usa ka tanum nga hydrogen nga adunay mga fuel cell, kung ingon ang kana nga awto magkaparehas sa de-kuryenteng awto nga naandan namong makita sa mga karsada. Ang nakalahi lang mao nga ang de-kuryenteng awto gikarga gikan sa network o gikan sa usa ka terminal sa usa ka gasolinahan. Ang pagdala sa hydrogen mismo naghimo sa elektrisidad alang sa kaugalingon.

Sama sa gasto sa mao nga mga awto, labi sila kamahal. Pananglitan, ang mga sukaranan nga modelo sa Tesla nagkantidad gikan sa $ 45 mil. Ang mga hydrogen analogue gikan sa Japan mapalit sa 57 mil nga mga yunit. Sa laing bahin, gibaligya sa mga Bavarian ang ilang mga awto sa "berde" nga gasolina sa presyo nga 50 mil dolyar.

Kung gikonsiderar namon ang pagkapraktikal, mas dali mag-refuel ang awto gamit ang gas (molungtad mga lima ka minuto) kaysa maghulat tunga sa oras (nga adunay kusog nga pag-charge, nga dili gitugotan alang sa tanan nga lahi sa baterya) sa parkingan. Kini ang dugang nga tanum nga hydrogen.

Ang usa pa nga dugang mao nga ang mga fuel cell dili gyud kinahanglan nga magpadayon, ug ang ilang kinabuhi nga nagtrabaho daghan kaayo. Sama sa alang sa mga de-kuryenteng salakyanan, ang ilang dako nga baterya magkinahanglan og kapuli sa hapit lima ka tuig tungod sa katinuud nga kini adunay daghang mga siklo nga gipagawas sa bayad. Sa mga frost, ang baterya sa mga de-koryenteng salakyanan gipagawas nga labi ka kadali kaysa ting-init. Apan ang elemento sa reaksyon sa hydrogen oxidation dili mag-antos gikan niini ug lig-on nga naghimo elektrisidad.

Unsa ang mga palaaboton alang sa mga awto nga hydrogen ug kanus-a kini makita sa dalan?

Sa Europa ug Estados Unidos, makit-an na ang awto nga hydrogen. Bisan pa, naa gihapon sila sa kategorya sa pagkamausisaon. Ug karon adunay gamay nga mga palaaboton.

Ang nag-unang hinungdan nga ang kini nga klase sa transportasyon dili dayon pun-on ang mga karsada sa tanan nga mga nasud mao ang kakulang sa mga kapasidad sa produksyon. Una, kinahanglan nga maestablisar ang paghimo sa hydrogen. Dugang pa, kinahanglan nga maabut ang ingon nga lebel nga, dugang sa pagkamahigalaon sa kinaiyahan, magamit usab kini nga gasolina sa kadaghanan sa mga motorista. Gawas sa paghimo niini nga gas, kinahanglan nga ayuhon ang pagdala niini (bisan alang niini nga luwas nga magamit nimo ang mga haywey sa subay nga gihatud ang methane), ingon man pagsangkap sa daghang mga istasyon sa pagpuno nga adunay angay nga mga terminal.

Ikaduha, ang matag automaker kinahanglan nga seryosohon nga bag-ohon ang mga linya sa produksyon, nga nanginahanglan dako nga pagpamuhunan. Sa usa ka dili malig-on nga ekonomiya tungod sa pagsulud sa usa ka kalibutanon nga epidemya, pipila ang magbaton sa ingon nga mga peligro.

Kung imong gitan-aw ang lakang sa pag-uswag sa elektrisidad nga transportasyon, ang proseso sa pagpopular sa labing madali nga lugar. Bisan pa, ang hinungdan sa pagkapopular sa mga de-koryenteng awto mao ang abilidad sa pagtipig sa gasolina. Ug kanunay kini ang una nga katarungan ngano nga sila gipalit, ug dili alang sa kaayohan sa pagpreserba sa kinaiyahan. Sa kaso sa hydrogen, dili mahimo nga makatipig salapi (labing menos karon), tungod kay labi ka daghang kahinguhaan sa enerhiya ang gigahin aron mahimo kini.

Mga kaayohan ug nag-unang mga disbentaha sa mga makina sa hydrogen

Busa, isumada naton. Ang mga kaayohan sa mga makina nga fueled sa hydrogen adunay mga musunud nga mosunud:

• Paghatag sa mahigalaon sa kinaiyahan;
• Hilum nga operasyon sa yunit sa kuryente (kuryente nga kusog);
• Sa kaso sa paggamit sa usa ka fuel cell, dili kinahanglan ang kanunay nga pagmentinar;
• Paspas nga gasolina;
• Kung itandi sa mga de-koryenteng salakyanan, ang sistema sa pagpadasig ug gigikanan sa enerhiya labi ka lig-on nga naglihok bisan sa mga nagyelo nga temperatura.

Bisan kung ang pag-uswag dili matawag nga bag-o, bisan pa, adunay gihapon kini mga kakulian nga mag-aghat sa kasagaran nga motorista nga tan-awon kini uban ang pag-amping. Ania ang pipila niini:

• Aron masiga ang hydrogen, kinahanglan naa kini sa usa ka gas nga kahimtang. Naghimo kini piho nga mga kalisud. Pananglitan, gikinahanglan ang mga espesyal nga mahal nga compressor aron makontrol ang mga light gas. Adunay usab problema sa husto nga pagtipig ug pagbiyahe sa gasolina, tungod kay kini dali masunog;
• Ang silindro, nga igabutang sa awto, kinahanglan nga kanunay susihon. Aron mahimo kini, kinahanglan mobisita ang motorista sa usa ka espesyalista nga sentro, ug kini usa ka dugang nga gasto;
• Sa usa ka awto nga hydrogen, ang usa ka dako nga baterya wala gigamit, bisan pa, ang pag-instalar nagpabilin nga gibug-aton nga husto, nga makaapekto sa kusog nga mga kinaiya sa salakyanan;
• Hydrogen - mosiga sa gamay nga spark, busa ang usa ka aksidente nga giapil sa ingon nga awto pagaubanan sa usa ka grabe nga pagbuto. Tungod sa dili responsable nga kinaiya sa pipila ka mga drayber sa ilang kaugalingon nga kahilwasan ug kinabuhi sa ubang mga tiggamit sa dalan, ang mao nga mga salakyanan dili pa kinahanglan buhian sa mga dalan.

Tungod sa interes sa tawo sa usa ka mas limpyo nga palibot, mapaabut naton nga adunay usa ka maayong sangputanan sa isyu sa pagtapos sa "berde" nga transportasyon. Apan kung kini mahitabo, ang oras ra ang mosulti.

Sa kasamtangan, tan-awa ang pagribyu sa video sa Toyota Mirai:

Kaugmaon sa hydrogen? Toyota Mirai - FULL REVIEW ug Specs | LiveFEED®

Mga pangutana ug tubag:

Ngano nga delikado ang usa ka makina nga hydrogen? Sa panahon sa pagkasunog sa hydrogen mixture, ang makina mas init kaysa sa panahon sa pagsunog sa gasolina. Ingon usa ka sangputanan, adunay taas nga posibilidad nga masunog ang mga piston, balbula ug sobra nga pagkarga sa yunit.

Unsaon pag-refuel sa hydrogen nga sakyanan? Ang ingon nga awto gisudlan sa hydrogen sa usa ka gas nga kahimtang (liquefied o compressed gas). Sa pagtipig sa sugnod, kini gi-compress sa 350-700 nga mga atmospera, ug ang temperatura mahimong moabot sa -259 degrees.

Sa unsa nga paagi ang usa ka hydrogen internal combustion engine nagtrabaho? Ang sakyanan nasangkapan sa usa ka matang sa baterya. Ang oxygen ug hydrogen moagi sa espesyal nga mga plato. Ang resulta mao ang kemikal nga reaksyon sa pagpagawas sa alisngaw sa tubig ug elektrisidad.