Upravljanje vozilom na vodik (gorivna ćelija)

 

Još jednu alternativu za rad električnih vozila, rastvor vodonika, dugo su proučavali Nemci i Japanci. Evropa, koju Tesla smatra nestabilnom, ipak odlučuje da stavi paket na ovu tehnologiju (na globalnom nivou, a ne samo u svrhu pokretanja automobila). Pa hajde da pogledamo kako funkcioniše auto na vodik, koji je dakle samo varijanta električnog automobila.

Pročitajte takođe:

• Da li je auto na vodonik održiv?
• Koje su prednosti, a koje mane gorivne ćelije

Nekoliko vrsta automobila na vodik

Dok je trenutna tehnologija za automobile koji koriste gorivne ćelije za pogon svojih električnih motora, vodonik se također može koristiti u klipnim vozilima s unutrašnjim sagorijevanjem. To je zaista plin koji se može koristiti na isti način kao LPG i CNG koji se već koriste u našim vozilima. Međutim, ova ideja je napuštena, klipni motor zaista više odgovara vremenu ...

Evo Toyota Mirai sa pogonom na vodonik. Prodaje se u SAD, nije u Francuskoj, jer tamo nema distributivnog mesta vodonika... Kasnimo sa električnim terminalima, već zaostajemo za vodonikom!

Princip rada

Kada bismo sistem morali sažeti u jednu rečenicu, rekao bih toto elektromotor ko šeta sa za gorivo nezagađujuće (u radu, a ne u proizvodnji). Umjesto punjenja baterije utikačem i samim tim strujom, punimo je tekućinom. Zbog toga zovemo sistem gorivnih ćelija (to je

akumulirati

koji radi sa gorivom koje

konzumira

et

nestaje iz rezervoara

). U stvari, jedina razlika s električnim motorom je skladištenje energije, ovdje u tekućini, a ne u kemijskom obliku.

Stoga treba napomenuti da se baterija prazni, za razliku od litijumske ili čak olovne baterije (pogledajte linkove da saznate kako rade).

Procesna karta

Vodik = hibrid?

Gotovo... Zaista, oni sistematski imaju dodatnu litijumsku bateriju, čiju korisnost ću objasniti u nastavku. Stoga je moguće raditi samo na vodik, samo koristeći konvencionalnu bateriju, ili čak obje istovremeno.

Komponente

Rezervoar za vodonik

Imamo rezervoar koji može da uskladišti 5 do 10 kg vodonika, znajući da svaki kilogram sadrži 33.3 kWh energije (u poređenju sa električnim vozilima koja imaju 35 do 100 kWh). Rezervoar je posebno dizajniran i robustan da izdrži unutrašnji pritisak od 350 do 700 bara.

Gorivna ćelija

Goriva ćelija će obezbediti snagu za električni motor automobila, baš kao i konvencionalna litijumska baterija. Međutim, potrebno mu je gorivo, odnosno vodonik iz rezervoara. Napravljen je od veoma skupe platine, ali u najsavremenijim verzijama ide i bez nje.

Bafer baterija

Ovo nije potrebno, ali je standard za vozila na vodik. Zaista, služi kao rezervna baterija, pojačalo snage (može raditi paralelno s gorivnom ćelijom), ali također i iznad svega, služi za obnavljanje kinetičke energije prilikom usporavanja i kočenja.

Energetska elektronika

Nije navedena na mom gornjem dijagramu, energetska elektronika kontrolira, prekida i ispravlja (pretvarajući između AC i DC struje) različite struje koje teku kroz različite komponente automobila.

Točenje goriva

Rad gorivne ćelije: kataliza

Cilj je izvući elektrone (električnu energiju) iz vodika kako bi ih poslali u elektromotor. Sve se to radi putem kontrolirane elektrohemijske reakcije koja razdvaja elektrone s jedne strane (prema motoru) i protone s druge (u gorivoj ćeliji). Čitav sastanak završava na katodi, gdje se reakcija završava: konačna "mješavina" daje vodu koja se ispumpava iz sistema (izduv).

Evo dijagrama katalize, što je ekstrakcija električne energije iz vodika (reverzna elektroliza).

Ovdje vidimo funkcioniranje gorivne ćelije, odnosno fenomen katalize.

Vodonik H2 (tj. dva atoma vodonika H spojena zajedno: dihidrogen) ide s lijeva na desno. Kako se približava anodi, gubi svoje jezgro (proton), koje će biti usisano (zbog fenomena oksidacije). Elektroni će zatim nastaviti svoj put udesno da bi kasnije koristili električni motor.

Zauzvrat, sve ponovo sastavljamo ubrizgavanjem O2 (kiseonika iz vazduha zahvaljujući kompresoru) na strani katode, što će prirodno omogućiti formiranje molekule vode (koja će katalizirati sve elemente u jednu celinu). molekul koji je skup Hs i Os).

Sažetak kemijskih/fizičkih reakcija

ANOD : na anodi je atom vodonika "presječen" na pola (H2 = 2e- + 2H+). Jezgro (H + jon) se spušta prema katodi, dok elektroni (e-) nastavljaju svoj put zbog nemogućnosti da prođu kroz elektrolit (prostor između anode i katode).

KATODA: na katodi vidimo obrnute (na različite načine) ione H + i e- elektrone. Tada je dovoljno uvesti atome kisika da se svi ti elementi požele skupiti, što onda dovodi do stvaranja molekule vode koja se sastoji od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. Ili formula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Žetva?

Ako uzmemo u obzir samo sam automobil, odnosno efikasnost rezervoara do kraja točkova (transformacija materijala/mehaničko ojačanje), tu smo malo ispod 50%. Zaista, baterija ima efikasnost od oko 50%, a električni motor - oko 90%. Dakle, prvo imamo 50% filtriranja, a zatim 10%.

Ako uzmemo u obzir efikasnost elektrane koja proizvodi energiju, onda prije proizvodnje vodika ili čak distribucije električne energije (u slučaju litijuma) imamo 25% za vodonik i 70% za električnu energiju (približno prosjek, očito ).

Više o profitabilnosti pročitajte ovdje.

Razlika između automobila na vodik i električnog automobila na litijumsku bateriju?

Automobili su potpuno isti, osim njihovog "rezervoara za energiju". Dakle, radi se o električnim vozilima koja koriste rotor-stator motore (indukcijske, permanentne magnete ili čak reaktivne).

Ako litijumska baterija radi i zbog hemijske reakcije unutar nje (reakcije koja prirodno proizvodi električnu energiju: tačnije, elektrone), iz nje ništa ne izlazi, postoji samo unutrašnja transformacija. Za povratak u prvobitno stanje (punjenje), dovoljno je proći struju (spojiti se na sektor) i hemijska reakcija će ponovo početi u suprotnom smjeru. Problem je što za to treba vremena, čak i sa kompresorima.

Za vodonični motor, koji je klasični električni motor koji pokreće gorivna ćelija (tj. vodonik), baterija troši vodonik tokom kemijske reakcije. Prazni se kroz auspuh koji uklanja vodenu paru (rezultat hemijske reakcije).

Stoga, sa logične tačke gledišta, bilo koji električni automobil možemo prilagoditi automobilu na vodik, dovoljno je zamijeniti litijumsku bateriju gorivom ćelijom. Dakle, po vašem shvatanju, "vodonik motor" treba posmatrati prvenstveno kao električni motor (pogledajte kako radi ovde). On mu se nužno približava, ne zato što je napunjen gorivom kao entitet.

Hemijska reakcija u bazi ove tablete proizvodi vrućinaиз struja (ono što nam treba za elektromotor) i voda.

Zašto ne svuda?

Glavni tehnički problem sa vodonikom vezan je za sigurnost skladištenja. Zapravo, kao i LPG, ovo gorivo je opasno jer postaje zapaljivo u kontaktu sa zrakom (i to nije sve). Dakle, problem nije samo napuniti automobil gorivom, već i imati dovoljno jak rezervoar da izdrži svaku nesreću. Naravno, dodatni trošak je također veliki otpor, a čini se da je manje održiv od litijum-jonske baterije, čija cijena naglo pada.

Konačno, proizvodna i distributivna mreža u svijetu je vrlo nerazvijena, a vlade žele da proizvode vodonik elektrolizom koristeći obnovljive izvore energije (mnogi stručnjaci govore o utopijskoj šemi koja se ne može realizirati u našoj „iznenadnoj“ stvarnosti).

Konačno, postoji veća šansa da će konvencionalna električna energija biti rješenje izbora za budućnost, a ne vodonik, koji će se koristiti za niz primjena izvan individualne mobilnosti.

Svi komentari i reakcije

posljednji komentar objavljen:

Bernard (Datum: 2021, 09:23:14)

Ćao

Hvala vam na ovim snažnim i zanimljivim idejama. Napustit ću stranicu s novom krijesnicom u starom mozgu.

Lično sam iznenađen da, osim onoga što znam o nuklearnim podmornicama, niko nije razvio savršen motor za put. Bio je to zaista onaj koji je Philips predstavio na Salonu automobila u Briselu 1971. godine, sa 200 KS. na dva klipa.

Philips je počeo sa radom 1937-1938, a nastavio je 1948.

1971. su tražili nekoliko stotina konjskih snaga po klipu. Od tada ne mogu ništa pronaći... Naravno, Tajna odbrana.

Šta je sa gasnoturbinskim motorima?

Vaši fenjeri mogu dodati malo vode u moj mlin za razmišljanje.

Hvala na znanju i popularizaciji.

Il I. 1 reakcije na ovaj komentar:

• Admin ADMINISTRATOR SITE -a (2021-09-27 11:40:25): Veoma je zabavno čitati, hvala.

  Ne znam dovoljno o ovom tipu motora da bih sudio, vjerovatno zbog cijene, veličine, teškog održavanja, prosječne efikasnosti?

  Imajući u vidu da je neophodno imati rešenje koje omogućava zagrevanje gasa, te je stoga njegova primena na običan javni automobil potencijalno opasna (i da će biti konstantna tokom vremena).

  Ukratko, sumnjam da ste se nadali preciznijem i sigurnijem odgovoru... Izvinite.

(Vaš post će biti vidljiv ispod komentara nakon verifikacije)

Napišite komentar

Koristeći električnu formulu E, naći ćete da: