Водородные автомобили — будущее автомобильной промышленности. Как работают водородные автомобили, такие как Toyota Mirai и BMW X5?

Водородные автомобили пока не занимают прочных позиций на рынке. Немногие производители решают полностью сосредоточиться на разработке этой технологии. Работа по-прежнему в основном ведется над электродвигателями и менее загрязняющими окружающую среду двигателями внутреннего сгорания или гибридными двигателями. Несмотря на большую конкуренцию, водородные автомобили вызывают любопытство. Что стоит знать о них?

Как работает водородная энергия?

Самым большим преимуществом автомобилей, работающих на водороде, является их экологичность. Здесь стоит отметить, что для того, чтобы иметь возможность определить их таким образом, необходимо соблюдать принципы защиты окружающей среды также в процессе производства. 

Автомобили с водородным двигателем работают таким образом, что вырабатывают электроэнергию, необходимую для движения транспортного средства. Это возможно благодаря установленным топливным элементам с водородным баком, вырабатывающим электроэнергию. Электрическая батарея действует как буфер. Его присутствие во всей системе двигателя транспортного средства необходимо, например, при разгоне. Он также может поглощать и накапливать кинетическую энергию во время торможения. 

Процесс, происходящий в водородном двигателе 

Также стоит выяснить, что именно происходит в водородном двигателе самого транспортного средства. Топливный элемент производит электричество из водорода. Это связано с обратным электролизом. Сама реакция заключается в том, что водород и кислород воздуха взаимодействуют с образованием воды. Это вырабатывает тепло и электричество для привода электродвигателя.

Топливные элементы в водородных автомобилях

Топливные элементы PEM используются в автомобилях с водородным двигателем. Это полимерная электролитическая мембрана, которая разделяет водород и кислород, окружающие анод и катод. Мембрана проницаема только для ионов водорода. В то же время на аноде молекулы водорода разделяются на ионы и электроны. Затем ионы водорода проходят через ЭМП к катоду, где соединяются с кислородом воздуха. Таким образом, они создают воду.

С другой стороны, электроны водорода не могут пройти через ЭДС. Поэтому они проходят через провод, соединяющий анод и катод. Таким образом вырабатывается электричество, которое заряжает тяговую батарею и приводит в действие электродвигатель автомобиля.

Что такое водород?

Он считается самым простым, древним и в то же время самым распространенным элементом во всей Вселенной. Водород не имеет специфического цвета и запаха. Обычно он газообразный и легче воздуха. В природе встречается только в связанном виде, например в воде.

Водород как топливо — из чего его получают?

Элемент Н2 получают в процессе электролиза. Для этого необходим постоянный ток и электролит. Благодаря им вода расщепляется на отдельные составляющие – водород и кислород. Сам кислород образуется на аноде, а водород на катоде. H2 часто является побочным продуктом химических процессов, синтеза природного газа или переработки сырой нефти. Значительная часть потребности в водороде удовлетворяется за счет возобновляемых источников энергии.

Водород из возобновляемых источников – какое сырье попадает в эту группу?

Стоит уточнить, какие конкретно материалы можно назвать возобновляемым сырьем. Чтобы автомобили, работающие на водороде и топливных элементах, были экологичными, топливо следует получать из таких источников, как:

• фотогальваника;
• энергия ветра;
• энергия воды;
• солнечная энергия;
• геотермальная энергия;
• биомасса.

Водородные автомобили — Toyota Mirai

Toyota Mirai 2022 года, а также 2021 года — одна из наиболее часто выбираемых клиентами моделей. Mirai имеет запас хода до 555 км и электродвигатель мощностью 134 кВт, расположенный в задней части автомобиля. Энергия вырабатывается бортовыми топливными элементами, расположенными под передним капотом автомобиля. Водород используется в качестве первичной энергии и хранится в резервуарах в так называемых карданный тоннель под задними сиденьями. Резервуары вмещают 5,6 кг водорода при давлении 700 бар. Дизайн Toyota Mirai также является преимуществом – дизайн автомобиля не футуристический, а классический.

Mirai разгоняется до 100 км/ч за 9,2 секунды, а максимальная скорость составляет 175 км/ч.. Toyota Mirai выдает постоянную мощность и очень хорошо реагирует на движения водителя — как на ускорение, так и на торможение.

Водородный BMW X5 — автомобиль, на который стоит обратить внимание

В линейку автомобилей с водородным двигателем также входят внедорожники. Одним из них является BMW X5 Hydrogen. Модель по своей конструкции не отличается от своих топочных собратьев из той же серии. Отличаться могут только световые панели или дизайн ободков, но это не бросающиеся в глаза несоответствия. Изделие баварской марки имеет два бака, способных хранить до 6 кг газа, а также топливные элементы мощностью до 170 л.с. Интересно, что BMW объединила усилия с Toyota. Модель X5 с водородным двигателем разработана по той же технологии, что и автомобили азиатского производителя Hydrogen NEXT. 

Действительно ли автомобили на водороде экологичны?

Главное преимущество водородных автомобилей в том, что они экологичны. Однако так ли это на самом деле, во многом это зависит от того, как производится водород. В то время, когда основным способом получения топлива является производство с использованием природного газа, электричество, которое само по себе является экологическим и безэмиссионным, не снижает все загрязнения, возникающие в процессе производства водорода. Даже при длительном использовании автомобиля. Водородный автомобиль можно назвать полностью экологическим, если энергия, необходимая для его использования, полностью поступает из возобновляемых источников. При этом транспортное средство полностью безопасно для окружающей среды. 

Водородные автомобили — резюме

Электромобили имеют постоянно увеличивающийся запас хода, а также доставляют массу удовольствия от вождения. Однако заправка электромобилей может стать проблемой. Машины с таким приводом отлично себя зарекомендуют в окрестностях крупных городов, например Варшавы.Водородных заправочных станций в нашей стране пока немного, но это должно измениться к 2030 году, когда количество станций увеличится до более чем 100, как заявил концерн Orlen.