Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper
Auto betingelser,  Artikler,  Kjøretøy enhet

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Forbrenningsmotorer fremsto ikke som separate drivlinjer dramatisk. Snarere oppstod den klassiske motoren som et resultat av forbedring og forbedring av varmemotorer. Les om hvordan enheten, som vi er vant til å se under panseret på bilene, gradvis dukket opp. i en egen artikkel.

Men da den første bilen utstyrt med forbrenningsmotor dukket opp, mottok menneskeheten et selvgående kjøretøy som ikke krevde konstant fôring, som en hest. Mange ting har endret seg i motorer siden 1885, men en ulempe forblir uendret. Under forbrenningen av en blanding av bensin (eller annet drivstoff) og luft frigjøres for mange skadelige stoffer som forurenser miljøet.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Hvis arkitektene i europeiske land før ankomst av selvgående kjøretøy fryktet at store byer skulle drukne i hestemøkk, puster innbyggerne i megalopoliser i dag skitten luft.

Strammere miljøstandarder for transport tvinger bilprodusenter til å utvikle et renere drivverk. Så mange selskaper ble interessert i den tidligere skapt teknologien til Anjos Jedlik - en selvgående vogn med elektrisk trekkraft, som dukket opp i 1828. Og i dag har denne teknologien blitt så godt etablert i bilverdenen at du ikke vil overraske noen med en elektrisk bil eller en hybrid.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Men det som virkelig er oppmuntrende er kraftverkene, hvis eneste utslipp er drikkevann. Det er en hydrogenmotor.

Hva er en hydrogenmotor?

Dette er en type motor som bruker hydrogen som drivstoff. Bruken av dette kjemiske elementet vil redusere uttømmingen av hydrokarbonressurser. Den andre grunnen til interessen for slike installasjoner er reduksjon av miljøforurensning.

Avhengig av hvilken type motor som skal brukes under transport, vil driften avvike fra den klassiske forbrenningsmotoren eller være identisk.

En kort historie

Forbrenningsmotorer med hydrogen dukket opp i samme periode da ICE-prinsippet ble utviklet og forbedret. En fransk ingeniør og oppfinner designet sin egen versjon av forbrenningsmotor. Drivstoffet som han brukte i sin utvikling er hydrogen, som vises som et resultat av elektrolyse av H2A. I 1807 dukket den første hydrogenbilen opp.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper
Isaac De Rivaz arkiverte i 1807 patent for utvikling av en traktor for militært utstyr. han foreslo å bruke hydrogen som en av kraftenhetene.

Kraftenheten var stempel, og tenningen i den skyldtes dannelsen av en gnist i sylinderen. Det var sant at den første opprettelsen av oppfinneren trengte manuell generering av gnister. Etter bare to år avsluttet han arbeidet sitt, og den første selvgående hydrogenbilen ble født.

Imidlertid ble utviklingen på den tiden ikke gitt betydning, fordi gass ikke er like lett å skaffe og lagre som bensin. Hydrogenmotorer ble praktisk talt brukt i Leningrad under blokaden fra andre halvdel av 1941. Selv om vi må innrømme at dette ikke utelukkende var hydrogenenheter. Dette var vanlige forbrenningsmotorer fra GAZ, bare det var ikke noe drivstoff for dem, men det var rikelig med gass på den tiden, siden de ble drevet av ballonger.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

I første halvdel av 80-årene forpliktet seg mange land, ikke bare europeiske, men også Amerika, Russland og Japan til å eksperimentere med denne typen installasjoner. Så, i 1982, med fellesarbeidet til Kvant-anlegget og RAF-bilforetaket, dukket det opp en kombinert motor som gikk på en blanding av hydrogen og luft, og et 5 kW / t batteri ble brukt som energikilde.

Siden den gang har det vært forsøk fra forskjellige land på å introdusere "grønne" kjøretøy i modelllinjene sine, men i de fleste tilfeller forble slike biler enten i prototypekategorien eller hadde en veldig begrenset utgave.

Slik fungerer det

Siden i dag er det mange driftsmotorer i denne kategorien, i hvert enkelt tilfelle vil hydrogenanlegget fungere etter sitt eget prinsipp. Tenk på hvordan en modifikasjon fungerer som kan erstatte den klassiske forbrenningsmotoren.

I en slik motor vil brenselceller definitivt brukes. De er en slags generatorer som aktiverer en elektrokjemisk reaksjon. Inne i enheten oksyderes hydrogen, og resultatet av reaksjonen er frigjøring av elektrisitet, vanndamp og nitrogen. Karbondioksid slippes ikke ut i en slik installasjon.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Et kjøretøy basert på en lignende enhet er det samme elektriske kjøretøyet, bare batteriet i det er mye mindre. Brenselcellen genererer nok energi til å betjene alle kjøretøysystemer. Den eneste advarselen er at det kan ta omtrent 2 minutter fra begynnelsen av prosessen til generering av energi. Men den maksimale effekten av installasjonen begynner etter at systemet har varmet opp, noe som tar fra et kvarter til 60 minutter.

For at kraftverket ikke fungerer forgjeves, og det ikke er nødvendig å forberede transporten for turen på forhånd, er det installert et konvensjonelt batteri. Under kjøring lades den på grunn av restitusjon, og den trengs utelukkende for å starte en bil.

En slik bil er utstyrt med en sylinder med forskjellige volumer som det pumpes hydrogen inn i. Avhengig av kjøremodus, størrelsen på bilen og kraften til den elektriske installasjonen, kan ett kilo gass være nok for 100 kilometer reise.

Hydrogenmotortyper

Selv om det er flere modifikasjoner av hydrogenmotorer, faller de alle i to typer:

  • Type enhet med brenselcelle;
  • Modifisert forbrenningsmotor, tilpasset for drift på hydrogen.

La oss vurdere hver type separat: hva er funksjonene deres.

Kraftverk basert på hydrogenbrenselceller

Drivstoffcellen er basert på prinsippet om et batteri der en elektrokjemisk prosess foregår. Den eneste forskjellen mellom hydrogenanalogen er dens høyere effektivitet (i noen tilfeller mer enn 45 prosent).

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Drivstoffcellen er et enkelt kammer der to elementer er plassert: katoden og anoden. Begge elektrodene er platina (eller palladium) belagt. En membran er plassert mellom dem. Det deler hulrommet i to kamre. Oksygen tilføres hulrommet med katoden, og hydrogen tilføres det andre.

Som et resultat oppstår en kjemisk reaksjon, hvis resultat er kombinasjonen av oksygen og hydrogenmolekyler med frigjøring av elektrisitet. En bivirkning av prosessen er frigjort vann og nitrogen. Bensincelleelektrodene er koblet til bilens elektriske krets, inkludert den elektriske motoren.

Forbrenningsmotorer med hydrogen

I dette tilfellet, selv om motoren kalles hydrogen, har den en identisk struktur som en konvensjonell ICE. Den eneste forskjellen er at det ikke er bensin eller propan som brenner, men hydrogen. Hvis du fyller en sylinder med hydrogen, er det ett problem - denne gassen vil redusere effektiviteten til en konvensjonell enhet med omtrent 60 prosent.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Her er noen andre problemer med å bytte til hydrogen uten å oppgradere motoren:

  • Når HTS er komprimert, vil gassen inngå en kjemisk reaksjon med metallet som forbrenningskammeret og stempelet er laget av, og ofte kan dette også skje med motorolje. På grunn av dette dannes en annen forbindelse i forbrenningskammeret, som ikke skiller seg ut med hensyn til en spesiell evne til å brenne godt;
  • Avstandene i forbrenningskammeret må være perfekte. Hvis et eller annet sted har drivstoffsystemet minst en minimal lekkasje, vil gassen lett antennes ved kontakt med varme gjenstander.
Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper
Motor for Honda Clarity

Av disse grunner er det mer praktisk å bruke hydrogen som drivstoff i roterende motorer (hva er deres funksjon, les her). Inntaks- og eksosmanifoldene til slike enheter er plassert atskilt fra hverandre, slik at gassen ved innløpet ikke varmes opp. Uansett, mens motorene moderniseres for å omgå problemene med å bruke billigere og mer miljøvennlig drivstoff.

Hvor lang er levetiden til brenselceller?

Over hele verden i dag er slike biler veldig sjeldne, og de er ennå ikke i serien, det er vanskelig å si hvilken ressurs en gitt energikilde har. Håndverkerne har ingen erfaring i denne forbindelse ennå.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Det eneste som kan sies er at ifølge Toyota -representanter er drivstoffcellen til produksjonsbilen Mirai i stand til å generere energi opptil 250 tusen kilometer uavbrutt. Etter denne milepælen må du overvåke enhetens effektivitet. Hvis ytelsen har blitt merkbart redusert, endres brenselcellen på et autorisert servicesenter. Det er sant at man bør forvente at selskapet vil ta et anstendig beløp for denne prosedyren.

Hvilke selskaper lager eller skal lage hydrogenbiler?

Mange selskaper er engasjert i utvikling av en miljøvennlig kraftenhet. Her er bilmerkene, i designbyrået som det allerede er arbeidsalternativer for, klare til å gå i serie:

  • Mercedes-Benz er en GLC F-Cell-crossover, hvis salgsstart ble kunngjort i 2018, men foreløpig har bare noen få foretak og departementer i Tyskland kjøpt den. Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemperEn prototype hydrogen-drivstoffcelle-trekkvogn, GenH2, ble nylig avduket;Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper
  • Hyundai - Nexo prototype introdusert for to år siden;Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper
  • BMW er en prototype av hydrogen Hydrogen 7, som ble sluppet fra samlebåndet. Et parti på 100 eksemplarer gjensto i eksperimentfasen, men dette er allerede noe.Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Blant aksjebilene som kan kjøpes i Amerika og Europa er Mirai og Clarity-modellene fra henholdsvis Toyota og Honda. For andre selskaper er denne utviklingen fortsatt enten i tegningsversjonen, eller som en ikke-fungerende prototype.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper
Toyota mirai
Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper
Honda klarhet

Hvor mye koster en hydrogendrevet bil?

Kostnaden for en hydrogenbil er anstendig. Årsaken til dette er edle metaller som er en del av elektrodene til brenselceller (palladium eller platina). En moderne bil er også utstyrt med utallige sikkerhetssystemer og stabilisering av driften av elektriske elementer, noe som også krever materielle ressurser.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Selv om vedlikeholdet av en slik bil (til det øyeblikket drivstoffcellene byttes ut) ikke er mye dyrere enn en vanlig bil fra de siste generasjonene. Det er land som sponser produksjonen av hydrogen, men selv med dette må du i gjennomsnitt betale 11 og en halv dollar per kilo gass. Avhengig av motortype, kan dette være nok til en distanse på omtrent hundre kilometer.

Hvorfor er hydrogenbiler bedre enn elbiler?

Hvis du tar et hydrogenanlegg med brenselceller, vil en slik bil være identisk med elbilen som vi er vant til å se på veiene. Den eneste forskjellen er at elbilen lades fra nettverket eller fra en terminal på en bensinstasjon. Hydrogentransport genererer selv strøm til seg selv.

Når det gjelder kostnaden for slike biler, er de dyrere. For eksempel vil de basale Tesla-modellene koste fra 45 57 dollar. Hydrogenanaloger fra Japan kan kjøpes for 50 tusen enheter. Bayern, derimot, selger bilene sine på "grønt" drivstoff til en pris på $ XNUMX.

Hvis vi tar hensyn til det praktiske, er det lettere å fylle drivstoff på bilen (det vil ta omtrent fem minutter) enn å vente en halv time (med hurtiglading, som ikke er tillatt for alle typer batterier) på parkeringsplassen. Dette er pluss hydrogenplanter.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Et annet pluss er at brenselceller ikke spesielt trenger vedlikehold, og deres levetid er ganske stor. Når det gjelder elektriske biler, vil deres enorme batteri kreves byttet om fem år på grunn av det faktum at det har mange ladeutladingssykluser. Ved frost blir batteriet i elektriske kjøretøyer utladet mye raskere enn om sommeren. Men elementet på reaksjonen av hydrogenoksidasjon lider ikke av dette og produserer stabilt strøm.

Hva er utsiktene for hydrogenbiler, og når vil de bli sett på veien?

I Europa og USA kan hydrogenbilen allerede finnes. Imidlertid er de fortsatt i nysgjerrighetskategorien. Og i dag er det få utsikter.

Hovedårsaken til at denne typen transport ikke snart vil fylle veiene i alle land, er mangelen på produksjonskapasitet. For det første er det nødvendig å etablere hydrogenproduksjon. Videre er det nødvendig å nå et slikt nivå at det, i tillegg til miljøvennlighet, også er drivstoff tilgjengelig for de fleste bilister. I tillegg til produksjonen av denne gassen er det nødvendig å organisere transporten (selv om du trygt kan bruke motorveiene som metan transporteres langs), samt å utstyre mange fyllestasjoner med passende terminaler.

Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

For det andre vil hver bilprodusent måtte modernisere produksjonslinjene seriøst, noe som krever betydelige investeringer. I en ustabil økonomi på grunn av utbruddet av en global epidemi, vil få ta slike risikoer.

Hvis du ser på tempoet i utviklingen av elektrisk transport, skjedde populariseringsprosessen veldig raskt. Imidlertid er årsaken til populariteten til elbiler muligheten til å spare på drivstoff. Og dette er ofte den første grunnen til at de blir kjøpt, og ikke for å bevare miljøet. Når det gjelder hydrogen, vil det ikke være mulig å spare penger (i det minste nå), fordi det brukes mye mer energiressurser på å produsere det.

Fordeler og største ulemper med hydrogenmotorer

Så, la oss oppsummere. Fordelene med hydrogendrevne motorer inkluderer følgende faktorer:

  • Miljøvennlig utslipp;
  • Lydløs drift av kraftenheten (elektrisk trekkraft);
  • Ved bruk av en brenselcelle er ikke hyppig vedlikehold nødvendig.
  • Rask påfylling av drivstoff;
  • Sammenlignet med elektriske biler fungerer fremdriftssystemet og energikilden mer stabilt selv i frysende temperaturer.
Hydrogenmotor. Hvordan det fungerer og ulemper

Selv om utviklingen ikke kan kalles en nyhet, har den likevel en rekke mangler som får den gjennomsnittlige bilisten til å se på den med forsiktighet. Her er noen av dem:

  • For at hydrogen skal antennes, må det være i gassform. Dette skaper visse vanskeligheter. For eksempel kreves det spesielle dyre kompressorer for å komprimere lette gasser. Det er også et problem med riktig lagring og transport av drivstoff, da det er svært brannfarlig.
  • Sylinderen, som skal installeres på bilen, må kontrolleres med jevne mellomrom. For dette må bilisten besøke et spesialisert senter, og dette er en ekstra kostnad;
  • I en hydrogenbil brukes ikke et stort batteri, men installasjonen veier fortsatt anstendig, noe som påvirker kjøretøyets dynamiske egenskaper betydelig.
  • Hydrogen - antennes ved den minste gnist, så en ulykke med en slik bil vil bli ledsaget av en alvorlig eksplosjon. Gitt noen sjåførers uansvarlige holdning til deres egen sikkerhet og livet til andre trafikanter, kan slike kjøretøy ennå ikke slippes ut på veiene.

Gitt menneskets interesse i et renere miljø, kan vi forvente at et gjennombrudd vil bli gjort i utgaven av å fullføre den "grønne" transporten. Men når dette skjer, vil bare tiden vise.

I mellomtiden kan du se videoanmeldelsen på Toyota Mirai:

Fremtid på hydrogen? Toyota Mirai - FULL ANMELDELSE og spesifikasjoner | LiveFEED®

Spørsmål og svar:

Hvorfor er en hydrogenmotor farlig? Under forbrenningen av hydrogenblandingen varmes motoren opp mer enn under forbrenning av bensin. Som et resultat er det stor sannsynlighet for utbrenning av stempler, ventiler og overbelastning av enheten.

Hvordan fylle drivstoff på en hydrogenbil? En slik bil er drevet med hydrogen i gassform (flytende eller komprimert gass). For å lagre drivstoff komprimeres det til 350-700 atmosfærer, og temperaturen kan nå -259 grader.

Hvordan fungerer en hydrogenforbrenningsmotor? Bilen er utstyrt med et slags batteri. Oksygen og hydrogen passerer gjennom spesielle plater. Resultatet er en kjemisk reaksjon med frigjøring av vanndamp og elektrisitet.

12 комментариев

  • RB

    “vil deres enorme batteri kreves byttet om fem år på grunn av det faktum at det har mange ladeutladingssykluser.”

    På hvilke elbiler må du bytte etter 5 år?

  • denny

    I 2020 ble en væske som var i stand til å absorbere og frigjøre hydrogen patentert.

  • Bogdan

    Fortynn hydrogenet slik at det ikke lenger er like brannfarlig, og dermed løse problemet med eksplosjon ved støt. PS: Batteriene når 10 år ... siden artikkelen ble skrevet har andre batterier dukket opp 🙂

  • Forstår ikke

    Dårlig Google-oversettelse som lager helt meningsløse setninger. For eksempel, "hydrogenmotorene ble brukt nesten
    Leningrad under blokaden
    Fra andre halvdel av 1941″
    Hva er??

  • Shalom Halevi

    Dette er en blokade av den tyske invasjonen av Russland i byen Stalingrad

  • Mehdi Saman

    Det er ikke bedre om elektrisitet genereres av en hydrogenmotor og elektrisiteten som genereres brukes i hybrid- eller elektriske kjøretøy eller i andre applikasjoner generelt.

  • Czyfrak Iosif

    Nylig har det blitt laget en hydrogenpasta som tåler opptil 250 °C og som også kan kjøpes på kjøpesenteret, nå ser jeg etter den varen.

  • Trunganes

    Brann med eksplosjon. Dette viser at hydrogen brenner veldig raskt. Plutselig utvidelse av luft vil ikke føre til at motoren fungerer som den skal. Jeg tror det må blandes inn en gass som bremser forbrenningen av hydrogen. Inntil da kan den nåværende populære forbrenningsmotoren bruke hydrogen i stedet.
    Artikkelen din har hjulpet meg bedre å forstå hydrogendrivstoff. Tusen takk til forfatteren.

  • Alexandre Ambrosio Trindade

    Jeg likte artikkelen og bidraget for å avklare noen tvil jeg hadde i denne prosessen.

  • Jerzy Bednarczyk

    En "koblingsstang med en lagernode" er nok til å drive en stempelmotor med HYDROGEN. Se også: "Bednarczyks motor.

Legg til en kommentar