Waasserstoffmotor. Wéi funktionnéiert et an Nodeeler

Verbrennungsmotoren erschéngen net als separat Kraaftunitéiten dramatesch. Villméi koum de klassesche Motor als Resultat vun der Verfeinerung a Verbesserung vun Hëtzmotoren. Liest wéi d'Eenheet, déi mir gewinnt sinn ënner der Kapuze vun den Autoen ze gesinn, no an no erschéngt. an engem separaten Artikel.

Wéi awer deen éischten Auto mat Verbrennungsmotor ausgestatt ass, krut d'Mënschheet e selbstfahrend Gefier, dat net konstant fidderen erfuerdert, wéi e Päerd. Vill Saache sinn zënter 1885 a Motore geännert ginn, awer een Nodeel bleift onverännert. Wärend der Verbrennung vun enger Mëschung aus Bensin (oder anere Brennstoff) a Loft ginn ze vill schiedlech Substanzen entlooss déi d'Ëmwelt verschmotzen.

Wann virum Opkommen vu selbstfahrenden Autoen d'Architekte vun europäesche Länner gefaart hunn, datt Groussstied a Päerdsdréck erdronke géifen, haut ootme d'Awunner vu Megastied dreckeg Loft.

Verschäerfte Ëmweltnorme fir den Transport zwéngen Autosfabrikanten e méi propperen Dreifwierk z'entwéckelen. Also hu vill Firme sech fir déi virdrun erstallt Technologie vun Anjos Jedlik interesséiert - e selbstfahrenden Won op elektrescher Traktioun, déi schonn 1828 erschien ass. An haut ass dës Technologie sou fest an der Autoswelt etabléiert ginn datt Dir kee mat engem Elektroauto oder engem Hybrid wäert iwwerraschen.

Awer wat wierklech encouragéiert ass d'Kraaftwierker, déi eenzeg Verëffentlechung vun deem ass Drénkwaasser. Et ass e Waasserstoffmotor.

Wat ass e Waasserstoffmotor?

Dëst ass eng Aart vu Motor déi Waasserstoff als Brennstoff benotzt. D'Benotzung vun dësem chemeschen Element reduzéiert d'Verarmung vu Kuelewaasserstoffressourcen. Déi zweet Ursaach fir d'Interesse an esou Installatiounen ass d'Reduktioun vun der Ëmweltverschmotzung.

Ofhängeg vun deem Typ vu Motor deen am Transport benotzt gëtt, wäert seng Operatioun vum klassesche Verbrennungsmotor ënnerscheeden oder identesch sinn.

Kuerzgeschicht

Waasserstoff Verbrennungsmotoren erschéngen an der selwechter Period wéi den ICE Prinzip entwéckelt a verbessert gouf. E franséischen Ingenieur an Erfinder huet seng eege Versioun vun engem Verbrennungsmotor entwéckelt. De Brennstoff deen hien a senger Entwécklung benotzt huet ass Waasserstoff, dat als Resultat vun der Elektrolyse vun H erschéngt₂A. 1807 koum den éischten Waasserstoffauto op.

Den Isaac De Rivaz huet 1807 e Patent fir d'Entwécklung vun engem Trakter fir Militärausrüstung agereecht. als ee vun de Stroumunitéiten, huet hie virgeschloen Waasserstoff ze benotzen.

D'Energie-Eenheet war e Kolbent, an d'Zündung dran ass wéinst der Bildung vun engem Funken am Zylinder. True, déi éischt Kreatioun vum Erfinder brauch manuell Funken Generatioun. No nëmmen zwee Joer huet hie seng Aarbecht finaliséiert, an dat éischt selbstfahrend Waasserstoffgefier gouf gebuer.

Wéi och ëmmer, zu där Zäit gouf d'Entwécklung net wichteg, well Gas net sou einfach ze kréien an ze späichere wéi Bensin ass. Waasserstoffmotore goufen zu Leningrad wärend der Blockade vun der zweeter Hallschent vum Joer 1941 praktesch benotzt. Och wann, musse mir zouginn datt dës net exklusiv Waasserstoff Eenheete waren. Dëst ware gewéinlech GAZ Verbrennungsmotoren, nëmmen et war kee Brennstoff fir si, awer et war vill Gas zu där Zäit, well se mat Ballonen ugedriwwe goufen.

An der éischter Halschent vun den 80er Joren hu vill Länner, net nëmmen europäesch, awer och Amerika, Russland a Japan, mat dëser Aart Installatioun experimentéiert. Also, am Joer 1982, mat der gemeinsamer Aarbecht vun der Kvant Planz an der RAF Automobilfirma, koum e kombinéierte Motor, deen op enger Mëschung vu Waasserstoff a Loft gerannt ass, an eng 5 kW / h Batterie gouf als Energiequell benotzt.

Zënterhier gouf et Versich vu verschiddene Länner fir "gréng" Gefierer an hir Modelllinne virzestellen, awer an deene meeschte Fäll sinn esou Autoen entweder an der Prototyp Kategorie bliwwen oder haten eng ganz limitéiert Editioun.

Wéi et schafft

Zënter haut ginn et vill Betribsmotoren aus dëser Kategorie, an all eenzelne Fäll funktionnéiert d'Waasserstoffanlag no sengem eegene Prinzip. Bedenkt wéi eng Modifikatioun funktionnéiert déi de klassesche Verbrennungsmotor ersetze kann.

An esou engem Motor wäerte Brennstoffzellen definitiv benotzt ginn. Si sinn eng Aart Generatoren déi eng elektrochemesch Reaktioun aktivéieren. Am Apparat gëtt Waasserstoff oxidéiert, an d'Resultat vun der Reaktioun ass d'Verëffentlechung vu Stroum, Waasserdamp a Stickstoff. Kuelendioxid gëtt net an esou enger Installatioun emittéiert.

E Gefier baséiert op enger ähnlecher Eenheet ass datselwecht elektrescht Gefier, nëmmen d'Batterie dran ass vill méi kleng. D'Brennstoffzelle generéiert genuch Energie fir all Autosystemer ze bedreiwen. Déi eenzeg Opfaassung ass datt et vum Ufank vum Prozess bis zur Generatioun vun Energie ongeféier 2 Minutten dauere kann. Awer déi maximal Ausgab vun der Installatioun fänkt no der Erwiermung vum System un, wat vun enger Véierelstonn op 60 Minutten dauert.

Fir datt d'Kraaftwierk net ëmsoss funktionnéiert, an et net néideg ass den Transport am Viraus virzebereeden, gëtt eng konventionell Batterie dran installéiert. Beim Fuere gëtt en duerch Erhuelung opgelueden, an et gëtt exklusiv gebraucht fir en Auto ze starten.

Sou en Auto ass mat engem Zylinder mat verschiddene Volumen ausgestatt, an deen Waasserstoff gepompelt gëtt. Ofhängeg vum Fahrmodus, der Gréisst vum Auto an der Kraaft vun der elektrescher Installatioun kann ee Kilogramm Gas fir 100 Kilometer Rees genuch sinn.

Waasserstoffmotortypen

Och wann et verschidde Modifikatioune vu Waasserstoffmotore ginn, falen se all an zwou Aarten:

• Typ vun Eenheet mat enger Brennstoffzell;
• Geännert Verbrennungsmotor, ugepasst fir um Waasserstoff ze schaffen.

Loosst eis all Typ separat berücksichtegen: wat sinn hir Features.

Kraaftwierker op Basis vu Waasserstoffzellen

D'Brennstoffzell baséiert um Prinzip vun enger Batterie, an deem en elektrochemesche Prozess stattfënnt. Deen eenzegen Ënnerscheed tëscht dem Waasserstoffanalog ass seng méi héich Effizienz (an e puer Fäll méi wéi 45 Prozent).

D'Brennstoffzelle ass eng eenzeg Kammer an där zwee Elementer plazéiert sinn: d'Kathode an d'Anode. Béid Elektroden si Platin (oder Palladium) beschichtet. Eng Membran läit tëscht hinnen. Et deelt d'Huelraim an zwou Kummeren. Sauerstoff gëtt an d'Huelraim mat der Kathode geliwwert, a Waasserstoff gëtt der zweeter geliwwert.

Als Resultat trëtt eng chemesch Reaktioun op, d'Resultat vun deem ass d'Kombinatioun vu Sauerstoff a Waasserstoffmoleküle mat der Verëffentlechung vun Elektrizitéit. En Nieweneffekt vum Prozess ass Waasser a Stickstoff entlooss. D'Brennstoffzellelektrode si mat dem elektresche Circuit vum Auto verbonne mat dem Elektromotor.

Waasserstoff Verbrennungsmotoren

An dësem Fall, och wann de Motor Waasserstoff genannt gëtt, huet en eng identesch Struktur wéi eng konventionell ICE. Deen eenzegen Ënnerscheed ass datt et net Bensin oder Propan brennt, mee Waasserstoff. Wann Dir den Zylinder mat Waasserstoff fëllt, da gëtt et e Problem - dëse Gas reduzéiert d'Effizienz vun enger konventioneller Eenheet ëm ongeféier 60 Prozent.

Hei sinn e puer aner Probleemer beim Wiesselen op Waasserstoff ouni de Motor ze upgrade:

• Wann den HTS kompriméiert ass, kënnt de Gas an eng chemesch Reaktioun mam Metall, aus deem d'Verbrennungskammer an de Kolbon gemaach ginn, an dacks kann dat och mam Motoruel passéieren. Wéinst dësem gëtt eng aner Verbindung an der Verbrennungskammer geformt, déi net ënnerscheet vun enger spezieller Fäegkeet fir gutt ze verbrennen;
• D'Lücken an der Verbrennungskammer musse perfekt sinn. Wann iergendwou de Brennstoff System op d'mannst e minimale Leck huet, wäert de Gas einfach beim Kontakt mat waarmen Objekter entzünden.

Motor fir Honda Kloerheet

Aus dëse Grënn ass et méi praktesch Waasserstoff als Brennstoff a Rotatiounsmotoren ze benotzen (wat ass hir Feature, liesen hei). D'Aufgab an d'Auspuffmanifolden vun esou Eenheeten sinn getrennt vuneneen, sou datt de Gas um Zousaz net waarm gëtt. Sief et wéi et ass, wärend d'Motore moderniséiert ginn, fir d'Problemer ëmzesetzen fir méi bëlleg a méi ëmweltfrëndlech Brennstoff ze benotzen.

Wéi laang ass d'Liewensdauer vu Brennstoffzellen?

Iwwerall op der Welt haut, sou Autoe si ganz seelen, a si sinn nach net an der Serie, et ass schwéier ze soen wéi eng Ressource eng bestëmmten Energiequell huet. D'Handwierker hu bis elo nach keng Erfahrung.

Dat eenzegt wat gesot ka ginn ass datt laut Toyota Vertrieder d'Brennstoffzelle vun hirem Produktiounsauto Mirai fäeg ass onënnerbrach Energie bis zu 250 Tausend Kilometer ze generéieren. No dësem Meilesteen musst Dir d'Effektivitéit vum Apparat iwwerwaachen. Wann seng Leeschtung merkbar erofgaang ass, gëtt d'Brennstoffzelle bei engem autoriséierten Servicecenter geännert. True, ee sollt erwaarden datt d'Firma en anstännege Betrag fir dës Prozedur hëlt.

Wéi eng Firme maachen oder gi Waasserstoffautoe scho gemaach?

Vill Firme sinn an der Entwécklung vun enger ëmweltfrëndlecher Kraaftunitéit engagéiert. Hei sinn d'Autosmarken, am Designbüro vun deem et schonn Aarbechtsoptioune gëtt, prett fir an d'Serie ze goen:

• Mercedes-Benz ass e GLC F-Cell Crossover, de Start vum Verkaf vun deem gouf am 2018 ugekënnegt, awer bis elo hunn nëmmen e puer Entreprisen a Ministèren an Däitschland et kaaft. E Prototyp Waasserstoff Brennstoffzell Trakter Eenheet, de GenH2, gouf viru kuerzem presentéiert;
• Hyundai - Nexo Prototyp viru zwee Joer agefouert;
• BMW ass e Prototyp vum Waasserstoff Waasserstoff 7, dee vun der Versammlungslinn erauskoum. Eng Partie vun 100 Exemplare blouf an der experimenteller Etapp, awer dëst ass schonn eppes.

Ënnert den Aktienautoen, déi an Amerika an Europa kaaft kënne ginn, sinn d'Mirai a Clarity Modeller vun Toyota respektiv Honda. Fir aner Firmen ass dës Entwécklung nach entweder an der Zeechnungsversioun, oder als net funktionnéierte Prototyp.

toyota mir

Honda Kloerheet

Wéi vill kascht e Waasserstoff-ugedriwwenen Auto?

D'Käschte vun engem Waasserstoffauto sinn anstänneg. De Grond dofir sinn déi wäertvoll Metaller déi d'Elektrode vu Brennstoffzellen ausmaachen (Palladium oder Platin). Och e modernen Auto ass mat onzuelege Sécherheetssystemer a Stabiliséierung vun der Operatioun vun elektreschen Elementer ausgestatt, déi och materiell Ressourcen erfuerderen.

Och wann den Ënnerhalt vun esou engem Auto (bis d'Bensinszellen ersat ginn) net vill méi deier ass wéi e konventionellen Auto vun de leschte Generatiounen. Et gi Länner déi d'Produktioun vu Waasserstoff sponseren, awer och domat musst Dir am Duerchschnëtt 11 an en halleft Dollar pro Kilogramm Gas bezuelen. Ofhängeg vun der Aart vu Motor kann dëst genuch sinn fir eng Distanz vu ronn honnert Kilometer.

Firwat si Waasserstoffautoe besser wéi Elektroautoen?

Wann Dir eng Waasserstoffplanz mat Brennstoffzellen hëlt, da wäert sou en Auto identesch mam Elektroauto sinn, dee mir gewinnt sinn op de Stroossen ze gesinn. Deen eenzegen Ënnerscheed ass datt den Elektroauto aus dem Netzwierk oder vun engem Terminal op enger Tankstell gelueden ass. Waasserstofftransport selwer generéiert Elektrizitéit fir sech selwer.

Wat d'Käschte vun esou Autoen ugeet, si si méi deier. Zum Beispill, d'Basis Tesla Modeller wäerten aus $ 45 Tausend kaschten. Waasserstoffanalogen aus Japan kënne fir 57 dausend Eenheete kaaft ginn. Bayern, op der anerer Säit, verkafen hir Autoen op "grénge" Brennstoff zu engem Präis vun $ 50.

Wann ee praktesch berécksiichtegt, ass et méi einfach den Auto mat Bensin ze fëllen (et dauert ongeféier fënnef Minutten) wéi eng hallef Stonn ze waarden (mat schnell Opluedung, wat net fir all Aarte vu Batterien erlaabt ass) op der Parkplaz. Dëst ass de Plus vu Waasserstoffplanzen.

En anere Plus ass datt Brennstoffzellen net besonnesch Ënnerhalt brauchen, an hiert Aarbechtsliewe relativ grouss ass. Wat elektresch Gefierer ugeet, wäert hir rieseg Batterie an ongeféier fënnef Joer ersat ginn wéinst der Tatsaach datt et vill Opluedzyklen huet. Bei Frascht gëtt d'Batterie an elektresche Gefierer vill méi séier entlooss wéi am Summer. Awer d'Element iwwer d'Reaktioun vu Waasserstoffoxidatioun leid net dovun a produzéiert stabil Stroum.

Wat sinn d'Perspektiven fir Waasserstoffautoen a wéini ginn se op der Strooss gesinn?

An Europa an den USA kann de Waasserstoffauto scho fonnt ginn. Allerdéngs sinn se nach ëmmer an der Kuriositéitskategorie. An haut ginn et net vill Perspektiven.

Den Haaptgrond datt dës Zort Transport net séier d'Stroosse vun alle Länner fëllt ass de Manktem u Produktiounskapazitéiten. Als éischt ass et néideg d'Wasserstoffproduktioun opzebauen. Ausserdeem ass et noutwendeg sou en Niveau z'erreechen datt et nieft der Ëmweltfrëndlechkeet och Brennstoff fir déi meescht Automobilisten verfügbar ass. Zousätzlech zu der Produktioun vun dësem Gas ass et noutwendeg den Transport z'organiséieren (och fir dëst kënnt Dir sécher d'Autobunne benotzen, laanscht déi Methan transportéiert gëtt), souwéi vill Tankstatiounen mat passenden Terminals ausstellen.

Zweetens muss all Autosproduzent Produktiounslinnen eescht moderniséieren, wat bedeitend Investitiounen erfuerderen. An enger onbestänneger Wirtschaft wéinst dem Ausbroch vun enger globaler Epidemie, wéineg wäerten esou Risiken huelen.

Wann Dir de Tempo vun der Entwécklung vum elektreschen Transport kuckt, huet de Prozess vun der Populariséierung ganz séier stattfonnt. Wéi och ëmmer, de Grond fir d'Popularitéit vun Elektroautoen ass d'Fäegkeet fir Sprit ze spueren. An dëst ass dacks den éischte Grond firwat se kaaft ginn, an net fir d'Erhalen vun der Ëmwelt. Am Fall vu Waasserstoff wäert et net méiglech sinn Suen ze spueren (op d'mannst elo), well vill méi Energieressourcen ausginn fir se ze produzéieren.

Virdeeler an Haaptnodeeler vu Waasserstoffmotoren

Also, loosst eis resüméieren. D'Virdeeler vu Waasserstoffmotoren enthalen déi folgend Faktoren:

• Ëmweltfrëndlech Emissioun;
• Silent Operatioun vun der Kraaftunitéit (elektresch Traktioun);
• Am Fall vun enger Brennstoffzelle gëtt heefeg Ënnerhalt net erfuerderlech;
• Séier tanken;
• Am Verglach mat elektresche Gefierer funktionnéieren de Propulsiounssystem an d'Energiequell méi stabil och a Gefréierpunkten.

Och wann d'Entwécklung net als Neiegkeet bezeechent ka ginn, awer et huet ëmmer nach eng Rei Mängel déi den Duerchschnëtts Automobilist dozou bréngen mat Virsiicht ze kucken. Hei sinn e puer vun hinnen:

• Fir Waasserstoff ze entzéien, muss et an engem gasege Staat sinn. Dëst erstellt gewësse Schwieregkeeten. Zum Beispill, speziell deier Kompressere sinn erfuerderlech fir Liichtgasen ze kompriméieren. Et ass och e Problem mat properem Lagerung an Transport vu Brennstoff, well et héich entflammbar ass;
• Den Zylinder, deen um Auto installéiert gëtt, muss periodesch kontrolléiert ginn. Fir dëst muss den Automobilist e spezialiséierten Zentrum besichen, an dëst ass eng zousätzlech Käschte;
• E Waasserstoffauto benotzt keng rieseg Batterie, awer d'Installatioun weit ëmmer anstänneg, wat déi dynamesch Charakteristike vum Gefier wesentlech beaflosst;
• Waasserstoff - entsteet beim geréngste Funken, sou datt en Accident mat sou engem Auto vun enger seriöer Explosioun begleet gëtt. Wéinst der onverantwortlecher Haltung vun e puer Chauffeuren zu hirer eegener Sécherheet an dem Liewen vun anere Stroossbenotzer, kënnen esou Gefierer nach net op d'Stroosse fräigelooss ginn.

Kritt d'Interesse vun der Mënschheet an engem méi propperen Ëmfeld, kënne mir erwaarden datt en Duerchbroch an der Ausgab vum "gréngen" Transport gemaach gëtt. Awer wann dëst geschitt, wäert nëmmen d'Zäit soen.

An der Tëschenzäit kuckt de Video Review iwwer den Toyota Mirai:

Zukunft op Wasserstoff? Toyota Mirai - VOLLZÄIT Iwwerpréiwung a Spezifikatioune | LiveFEED®

Froen an Äntwerten:

Firwat ass e Waasserstoffmotor geféierlech? Wärend der Verbrennung vun der Waasserstoffmëschung erhëtzt de Motor méi wéi bei der Verbrennung vu Benzin. Als Resultat gëtt et eng héich Wahrscheinlechkeet vum Verbrenne vu Piston, Ventile an Iwwerlaaschtung vun der Eenheet.

Wéi engem Wasserstoff Auto tanken? Sou en Auto gëtt mat Waasserstoff an engem gasformen Zoustand (Flësseg oder Kompresser Gas) ugedriwwen. Fir Brennstoff ze späicheren, ass et op 350-700 Atmosphär kompriméiert, an d'Temperatur kann -259 Grad erreechen.

Wéi funktionéiert e Waasserstoffverbrennungsmotor? Den Auto ass mat enger Zort Batterie equipéiert. Sauerstoff a Waasserstoff passéieren duerch speziell Placke. D'Resultat ass eng chemesch Reaktioun mat der Verëffentlechung vu Waasserdamp a Stroum.