Motore à idrogenu. Cumu funziona è svantaghji

I motori à combustione interna ùn parenu micca cum'è trasmissioni di potenza separate drammaticamente. Piuttostu, u mutore classicu hè natu da u raffinamentu è u miglioramentu di i motori termichi. Leghjite nantu à cume l'unità, chì simu abituati à vede sottu à u cappucciu di e vitture, hè apparsa gradualmente. in un articulu separatu.

Tuttavia, quandu a prima vittura dotata di un mutore à combustione interna hè apparuta, l'umanità hà ricevutu un veiculu autopropulsatu chì ùn hà micca bisognu d'alimentazione costante, cum'è un cavallu. Parechje cose sò cambiate in mutori dapoi u 1885, ma un inconveniente ferma invariabile. Durante a combustione di un mischju di benzina (o altru carburante) è aria, si liberanu troppu sustanzi dannosi chì inquinanu l'ambiente.

Se prima di l'avventu di i veiculi autopropulsati, l'architetti di i paesi europei temevanu chì e grande cità s'annegavanu in stercu di cavallu, oghje l'abitanti di e megalopoli respiranu aria brutta.

Stringhje e norme ambientali per u trasportu furzanu i pruduttori di veiculi à sviluppà un sistema di trasmissione più pulitu. Cusì, parechje cumpagnie sò diventate interessate à a tecnulugia creata prima di Anjos Jedlik - un carrettu autopropulsatu nantu à a trazione elettrica, apparsu in u 1828. È oghje sta tecnulugia hè diventata cusì fermamente stabilita in u mondu di l'automobile chì ùn sorprenderete à nimu cù una vittura elettrica o un ibridu.

Ma ciò chì hè veramente incuraghjente sò e centrali elettriche, chì a sola liberazione hè l'acqua potabile. Hè un mutore di idrogenu.

Cosa hè un mutore gocce?

Questu hè un tipu di mutore chì usa l'idrogenu cum'è carburante. L'utilizazione di questu elementu chimicu riduce l'esaurimentu di e risorse di idrocarburi. A seconda ragione di l'interessu per tali installazioni hè a riduzione di l'inquinamentu ambientale.

A seconda di chì tippu di mutore serà adupratu in u trasportu, u so funziunamentu sarà diversu da u classicu mutore à combustione interna o serà identicu.

Brief history

I motori à combustione interna à idrogenu apparsu in u listessu periodu quandu u principiu ICE era sviluppatu è miglioratu. Un ingegneru è inventore francese hà cuncipitu a so versione di un mutore à combustione interna. U carburante ch'ellu hà adupratu in u so sviluppu hè l'idrogenu, chì apparisce da l'elettrolisi di l'H₂A. In u 1807, apparve a prima vittura à idrogenu.

Isaac De Rivaz in u 1807 hà presentatu un brevettu per u sviluppu di un trattore per l'equipaggiu militare. prupone di aduprà l'idrogenu cum'è una di e unità di putenza.

L'unità di putenza era pistone, è l'accensione in questu era dovuta à a furmazione di una scintilla in u cilindru. Hè vera, a prima creazione di l'inventore avia bisognu di generazione manuale di scintille. Dopu solu dui anni, hà finalizatu u so travagliu, è hè natu u primu veìculu à idrogenu autopropulsatu.

Tuttavia, à quellu tempu, u sviluppu ùn era micca datu impurtanza, perchè u gasu ùn hè micca cusì faciule d'ottene è di almacenà cum'è a benzina. I motori à idrogenu sò stati praticamente aduprati in Leningrad durante u bloccu da a seconda metà di u 1941. Ancu, duvemu ammettà chì queste ùn eranu micca solu unità di idrogenu. Si trattava di mutori ordinarii à combustione interna GAZ, solu ùn ci era micca carburante per elli, ma c'era assai gasu à quellu tempu, postu chì eranu alimentati da palloncini.

In a prima metà di l'anni 80, parechji paesi, micca solu europei, ma ancu d'America, di Russia è di u Giappone, si sò impegnati à pruvà cù stu tippu d'installazione. Dunque, in u 1982, durante u travagliu cumunu di l'usina Kvant è di l'impresa automobilistica RAF, hè apparutu un mutore cumbinatu, chì viaghjava annantu à un mischju di idrogenu è aria, è una batteria di 5 kW / h hè stata aduprata cum'è fonte d'energia.

Dapoi tandu, parechji paesi anu pruvatu à intruduce veiculi "verdi" in e so linee di mudelli, ma in a maiò parte di i casi tali veiculi o restanu in a categuria di prototipu o avianu una edizione assai limitata.

Cumu travagliu

Dapoi oghje ci sò parechji mutori di funziunamentu di sta categuria, in ogni casu individuale a pianta d'idrogenu opererà secondu u so propiu principiu. Cunsiderate cumu funziona una mudificazione chì pò rimpiazzà u classicu mutore à combustione interna.

In un tali mutore, e pile à combustibile seranu definitivamente aduprate. Sò un tipu di generatori chì attivanu una reazione elettrochimica. Dintra u dispusitivu, l'idrogenu hè ossidatu, è u risultatu di a reazione hè a liberazione di elettricità, vapore d'acqua è azotu. U diossidu di carbonu ùn hè micca emessu in una tale installazione.

Un veiculu basatu annantu à una unità simile hè u listessu veiculu elettricu, solu a batteria in questu hè assai più chjuca. A pila à combustibile genera abbastanza energia per azziunà tutti i sistemi di i veiculi. L'unicu avvisu hè chì da u principiu di u prucessu à a generazione d'energia, pò piglià circa 2 minuti. Ma a pruduzzione massima di l'installazione cumencia dopu u riscaldamentu di u sistema, chì dura da un quartu d'ora à 60 minuti.

Perchè a centrale ùn funziona micca in vanu, è ùn hè micca necessariu preparà u trasportu per u viaghju in anticipu, una batteria convenzionale hè installata in questu. Durante a guida, hè ricaricatu per via di recuperazione, è hè necessariu solu per avviare una vittura.

Una tale vittura hè dotata di un cilindru di diversi volumi, in u quale hè pompatu l'idrogenu. Sicondu u modu di guida, a dimensione di a vittura è a putenza di l'installazione elettrica, un kilogramu di gas pò esse abbastanza per 100 chilometri di viaghju.

Tipi di muturi à idrogenu

Ancu se ci sò parechje modifiche di i motori à idrogenu, sò tutti classificati in dui tippi:

• Tipu di unità cù una pila à combustibile;
• Motore à combustione interna modificatu, adattatu per travaglià annantu à l'idrogenu.

Cunsideremu ogni tippu separatamente: chì sò e so caratteristiche.

Centrale elettriche à basa di pile à combustibile à idrogenu

A cella à combustibile hè basata annantu à u principiu di una batteria, in cui si faci un prucessu elettrochimicu. L'unica differenza trà l'analogicu di l'idrogenu hè a so efficienza più alta (in certi casi, più di 45 per centu).

A cella à combustibile hè una camera unica chì cuntene dui elementi: u catodu è l'anodu. Tramindui elettrodi sò rivestiti di platinu (o palladiu). Una membrana si trova trà elli. Divide a cavità in duie camere. L'ossigenu hè furnitu à a cavità cù u catodu, è l'idrogenu hè furnitu à u secondu.

Di conseguenza, si verifica una reazione chimica, u risultatu di a quale hè a cumminazione di molecule di ossigenu è idrogenu cù a liberazione di elettricità. Un effettu secundariu di u prucessu hè acqua è azotu liberatu. L'elettrodi à cella à combustibile sò cunnessi à u circuitu elettricu di a vittura, cumpresu u mutore elettricu.

Motori à combustione interna à idrogenu

In questu casu, ancu se u mutore hè chjamatu idrogenu, hà una struttura identica à un ICE convenzionale. A sola sfarenza hè chì ùn hè micca a benzina o u propanu chì brusgia, ma l'idrogenu. Se riempite un cilindru di idrogenu, allora ci hè un prublema - questu gas riduce l'efficienza di un'unità convenzionale di circa 60 per centu.

Eccu alcuni altri prublemi cù u passaghju à l'idrogenu senza aghjurnà u mutore:

• Quandu u HTS hè cumpressu, u gasu entrerà in una reazione chimica cù u metallu da u quali a camera di combustione è u pistone sò fatti, è spessu questu pò accadere ancu cù l'oliu di motore. Per via di questu, un altru compostu hè furmatu in a camera di combustione, chì ùn differisce micca in una capacità speciale di brusgià bè;
• E lacune in a camera di combustione devenu esse perfette. Se in qualchì locu u sistema di carburante hà almenu una fuga minima, u gasu si accende facilmente à u cuntattu cù oggetti caldi.

Motore per Honda Clarity

Per queste ragioni, hè più praticu di aduprà l'idrogenu cum'è carburante in i motori rotanti (chì hè a so caratteristica, leghje ccà). I collettori di aspirazione è di scaricu di tali unità sò situati separatamente l'uni da l'altri, cusì u gasu à l'entrata ùn si scalda. Sia cum'ella sia, mentre i mutori sò mudernizati per evità i prublemi di l'usu di carburanti più economici è più rispettosi di l'ambiente.

Quantu hè a vita di serviziu di e pile à combustibile?

In tuttu u mondu oghje, tali vitture sò assai rare, è ùn sò ancu in a serie, hè difficiule di dì chì risorsa hà sta fonte d'energia. L'artigiani ùn anu ancu sperienza à stu riguardu.

L'unica cosa chì si pò dì hè chì secondu i rapresentanti di Toyota, a pila à combustibile di a so vittura di produzzione Mirai hè capace di generà ininterrottamente energia finu à 250 mila chilometri. Dopu sta tappa, avete bisognu di monitorà l'efficacia di u dispositivu. Se a so prestazione hè notevolmente diminuita, a pila à combustibile hè cambiata in un centru di serviziu autorizatu. Hè veru, si deve aspettà chì a sucietà piglii una quantità decente per sta procedura.

Chì imprese facenu digià o anu da fà vitture à idrogenu?

Parechje cumpagnie sò impegnate in u sviluppu di una unità di potenza rispettosa di l'ambiente. Eccu e marche automobilistiche, in u burò di cuncepimentu di i quali ci sò digià opzioni di travagliu, pronti à entrà in serie:

• Mercedes-Benz hè un crossover GLC F-Cell, u principiu di a vendita di u quale hè statu annunziatu in u 2018, ma finu à avà solu uni pochi di imprese è ministeri di Germania l'anu acquistatu. Un prototipu di trattore à cella à combustibile à idrogenu, u GenH2, hè statu recentemente svelatu;
• Hyundai - Notipu prototipu introduttu dui anni fà;
• BMW hè un prototipu di l'idrogenu Hydrogen 7, chì hè statu liberatu da a linea di assemblea. Un batch di 100 copie hè restatu in u stadiu sperimentale, ma questu hè digià qualcosa.

Trà e vitture di scorta chì si ponu cumprà in America è in Europa ci sò rispettivamente i mudelli Mirai è Clarity di Toyota è Honda. Per u restu di e cumpagnie, stu sviluppu hè sempre o in a versione di disegnu, o cum'è prototipu chì ùn funziona micca.

toyota mirai

Honda Esi

Quantu costa una vittura à idrogenu?

U costu di una vittura à idrogenu hè decente. U mutivu di questu hè i metalli preziosi chì facenu parte di l'elettrodi di e pile à combustibile (palladiu o platinu). Inoltre, una vittura moderna hè dotata di innumerevoli sistemi di sicurezza è stabilizazione di u funziunamentu di l'elementi elettrichi, chì richiede ancu risorse materiali.

Ancu se u mantenimentu di una tale vittura (finu à chì e pile di combustibile sò rimpiazzate) ùn hè micca assai più caru cà una vittura ordinaria di l'ultime generazioni. Ci sò paesi chì sponsorizanu a produzzione d'idrogenu, ma ancu tenendu contu di questu, duverete pagà una media di 11 dollari è mezu per chilugrammu di gas. Sicondu u tippu di mutore, questu pò esse abbastanza per una distanza di circa centu chilometri.

Perchè e vitture à idrogenu sò megliu chè e vitture elettriche?

Se pigliemu una pianta d'idrogenu cù pile à combustibile, allora una tale vittura serà identica à a vittura elettrica chì simu abituati à vede per e strade. A sola differenza hè chì a vittura elettrica hè caricata da a rete o da un terminal in una stazione di benzina. U trasportu di l'idrogenu stessu genera elettricità per ellu stessu.

In quantu à u costu di tali vitture, sò più cari. Per esempiu, i mudelli di basa di Tesla costanu da $ 45 mila. L'analogi di l'idrogenu da u Giappone ponu esse acquistati per 57 mila unità. I Bavariani, invece, vendenu e so vitture à carburante "verde" à un prezzu di 50 XNUMX $.

Se tenemu in contu a praticità, hè più faciule di riempie a vittura di gasu (ci vularanu circa cinque minuti) chè d'aspittà una mez'ora (cù una ricarica rapida, chì ùn hè micca permessa per tutti i tippi di batterie) in u parking. Questu hè u plus di e piante d'idrogenu.

Un altru plus - e pile à combustibile ùn anu micca particularmente bisognu di manutenzione, è a so vita di travagliu hè abbastanza grande. In quantu à i veiculi elettrichi, a so enorme batteria necessiterà una sostituzione in circa cinque anni per u fattu chì hà parechji cicli di carica-scarica. In temperature di congelazione, a batteria in i veiculi elettrichi hè scaricata assai più veloce ch'è d'estate. Ma l'elementu nantu à a reazione di l'ossidazione di l'idrogenu ùn ne soffre micca è produce in modu stabile elettricità.

Chì sò e prospettive per e vitture à idrogenu è quandu seranu viste in strada?

In Auropa è i Stati Uniti, a vittura à l'idrogenu si pò dighjà truvà. Tuttavia, sò sempre in a categuria di curiosità. È oghje ci sò poche prospettive.

U mutivu principale chì stu tippu di trasportu ùn riempirà micca prestu e strade di tutti i paesi hè a mancanza di capacità produttiva. Prima, hè necessariu stabilisce a produzzione di idrogenu. Inoltre, hè necessariu ghjunghje à un tale livellu chì, in più di l'ambiente, hè ancu carburante dispunibule per a maiò parte di l'automobilisti. Oltre à a produzzione di questu gasu, hè necessariu urganizà u so trasportu (ancu se per questu pudete aduprà in modu sicuru e strade longu induve u metanu hè trasportatu), è ancu equipà parechje stazioni di rifornimentu cù terminali adatti.

Dopu, ogni fabbricante di automobili duverà mudernizà seriamente e linee di produzione, chì richiede assai investimenti. In un'ecunumia instabile per via di u scoppiu di un'epidemia glubale, pochi si piglieranu tali risichi.

Se fighjate u ritmu di sviluppu di u trasportu elettricu, u prucessu di vulgarisazione si hè fattu assai prestu. Tuttavia, a ragione di a popularità di e vitture elettriche hè a capacità di risparmià in carburante. È questu hè spessu u primu mutivu perchè sò comprati, è micca per u scopu di preservà l'ambiente. In u casu di l'idrogenu, ùn serà micca pussibule di risparmià soldi (almenu avà), perchè si spende assai più risorse energetiche per pruduce lu.

Pros è svantaghji principali di i motori à idrogenu

Cusì, per riassume. I vantaghji di i motori alimentati da idrogenu includenu i seguenti fattori:

• Emissione rispettosa di l'ambiente;
• Funzionamentu silenziu di a unità di potenza (trazione elettrica);
• In casu d'utilizà una pila à combustibile, ùn hè micca necessariu un mantenimentu frequente;
• Rifornimentu veloce;
• Rispuntendu à i veiculi elettrichi, u sistema di propulsione è a fonte d'energia operanu di manera più stabile ancu in temperature gelate.

Ancu se u sviluppu ùn pò micca esse chjamatu novità, però, hà ancu una serie di mancanze chì inducenu l'automobilistu mediu à fighjà cun prudenza. Eccu alcuni di elli:

• Per chì l'idrogenu accenda, deve esse in un statu gassosu. Questu crea certe difficoltà. Per esempiu, compressori costosi speciali sò richiesti per cumpressà gasi leggeri. Ci hè ancu un prublema cù l'immagazzinamentu è u trasportu curretti di u carburante, chì hè assai infiammabile;
• U cilindru, chì serà installatu nantu à a vittura, duverà esse verificatu periodicamente. Per questu, l'automobilista duverà visità un centru specializatu, è questu hè un costu addizionale;
• In una vittura à idrogenu, una batteria tamanta ùn hè micca usata, tuttavia, l'installazione pesa sempre di manera decente, ciò chì influenza significativamente e caratteristiche dinamiche di u veiculu;
• Idrogenu - si accende à a minima scintilla, dunque un accidente chì implica una tale vittura serà accumpagnatu da una seria splusione. Vista l'attitudine irresponsabile di alcuni cunduttori per a so propria sicurezza è a vita di l'altri utilizatori di strada, tali veiculi ùn ponu ancu esse liberati nantu à e strade.

In cunsiderazione di l'interessu di l'umanità per un ambiente pulitu, si prevede chì una avanzata serà fatta in u numeru di finalizà u trasportu "verde". Ma quandu accade questu, solu u tempu a dirà.

Intantu, fighjate a rivista video di u Toyota Mirai:

U futuru nantu à l'idrogenu? Toyota Mirai - REVISIONE COMPLETA è Specifiche | LiveFEED®

Dumande è risposte:

Perchè un mutore di l'idrogenu hè periculosu? Durante a combustione di a mistura di l'idrogenu, u mutore si riscalda più cà durante a combustione di gasoline. In u risultatu, ci hè una alta probabilità di burnout di pistoni, valvole è sovraccarichi di l'unità.

Cumu rifornisce una vittura d'idrogenu? Un tali carru hè alimentatu cù l'idrogenu in un statu di gasu (gas licuatu o cumpressu). Per almacenà u carburante, hè cumpressu à 350-700 atmosfere, è a temperatura pò ghjunghje à -259 gradi.

Cumu funziona un mutore di combustione interna di l'idrogenu? A vittura hè dotata di un tipu di batterie. L'ossigenu è l'idrogenu passanu per platti speciali. U risultatu hè una reazione chimica cù a liberazione di vapore d'acqua è electricità.