Mesin hidrogen. Cara kerjane lan kerugian

Mesin pembakaran internal ora katon minangka powertrains kapisah kanthi dramatis. Luwih, motor klasik kasebut diwiwiti minangka asil saka perbaikan lan perbaikan mesin panas. Waca babagan kepiye unit kasebut, sing biasa kita deleng ing sangisore mobil, katon alon-alon. ing artikel kapisah.

Nanging, nalika mobil pertama sing dilengkapi mesin pembakaran internal muncul, manungsa nampa kendharaan mandhiri sing ora mbutuhake panganan sing tetep, kaya jaran. Akeh perkara sing wis owah ing motor wiwit taun 1885, nanging siji kekurangan tetep ora owah. Sajrone kobongan campuran bensin (utawa bahan bakar liyane) lan hawa, kakehan zat berbahaya sing diluncurake sing ngregeti lingkungan.

Yen sadurunge ana kendharaan sing nyepetake dhewe, arsitek negara-negara Eropa wedi manawa kutha-kutha gedhe bakal klelep ing kotoran jaran, saiki warga megalopolise ngrasakake hawa reged.

Standar lingkungan sing ketat kanggo transportasi meksa produsen kendaraan nggawe powertrain sing luwih resik. Dadi, akeh perusahaan dadi kasengsem karo teknologi Anjos Jedlik sing sadurunge digawe - kreta otomatis kanggo daya tarik listrik, sing diwiwiti taun 1828. Lan dina iki teknologi iki wis mantep ing jagad otomotif, mula sampeyan ora bakal ngejutake sapa wae nganggo mobil listrik utawa hibrida.

Nanging sing nyengkuyung tenan yaiku tanduran listrik, lan siji-sijine rilis yaiku ngombe banyu. Iki mesin hidrogen.

Apa mesin hidrogen?

Iki minangka jinis mesin sing nggunakake hidrogen minangka bahan bakar. Panganggone unsur kimia iki bakal nyuda kekurangan sumber daya hidrokarbon. Alesan kaping pindho kanggo kapentingan instalasi kasebut yaiku nyuda polusi lingkungan.

Gumantung saka jinis motor sing bakal digunakake ing transportasi, operasine beda karo mesin pembakaran internal klasik utawa identik.

Sajarah ringkes

Mesin pembakaran internal hidrogen muncul ing wektu sing padha nalika prinsip ICE lagi dikembangake lan ditambah apik. Insinyur lan panemu Prancis ngrancang versi mesin pembakaran internal dhewe. Bahan bakar sing digunakake kanggo pangembangan yaiku hidrogen, sing katon minangka asil saka elektrolisis H₂A. Ing taun 1807, mobil hidrogen pisanan katon.

Isaac De Rivaz ing taun 1807 ngajokake paten kanggo pangembangan traktor kanggo peralatan militer. minangka salah sawijining unit tenaga listrik, dheweke menehi saran nggunakake hidrogen.

Unit listrik yaiku piston, lan kobongan kasebut amerga ana busi ing silinder. Sejatine, nggawe pertama panemu mbutuhake generasi narik manual. Sawise rong taun, dheweke ngrampungake kerjane, lan kendaraan hidrogen mandhiri pertama lair.

Nanging, nalika semana, pangembangan durung diwenehi penting, amarga bensin ora gampang dipikolehi lan disimpen kaya bensin. Motors hidrogen praktis digunakake ing Leningrad sajrone blokade wiwit paruh kapindho 1941. Sanajan, kita kudu ngakoni manawa dudu unit hidrogen khusus. Iki minangka mesin pembakaran internal GAZ biasa, mung ora ana bahan bakar, nanging akeh gas nalika semana, amarga bahan bakar balon.

Ing paruh pertama taun 80an, akeh negara, lan ora mung Eropa, nanging uga Amerika, Rusia lan Jepang nindakake eksperimen karo jinis instalasi iki. Dadi, ing taun 1982, sajrone kerja sama pabrik Kvant lan perusahaan mobil RAF, muncul motor gabungan, sing mlaku ing campuran hidrogen lan udara, lan batere 5 kW / jam digunakake minangka sumber energi.

Wiwit iku, macem-macem negara nyoba kanggo ngenalake kendharaan "ijo" menyang garis model, nanging ing pira-pira kasus, kendaraan kasebut tetep ana ing kategori prototipe utawa duwe edhisi sing winates banget.

Cara kerjane

Wiwit dina iki, ana akeh motor operasi ing kategori iki, ing saben kasus tanduran hidrogen bakal beroperasi miturut prinsip dhewe. Coba pikirake cara kerja modifikasi sing bisa ngganti mesin pembakaran internal klasik.

Motor sing kaya ngono mesthi nggunakake sel bahan bakar. Iki minangka jinis generator sing ngaktifake reaksi elektrokimia. Ing njero piranti kasebut, hidrogen dioksidasi, lan asil reaksi yaiku ngeculake listrik, uap banyu lan nitrogen. Karbon dioksida ora dipancarake ing instalasi kasebut.

Kendaraan adhedhasar unit sing padha yaiku kendaraan listrik sing padha, mung batere sing luwih cilik. Sel bahan bakar ngasilake energi sing cukup kanggo ngoperasikake kabeh sistem kendaraan. Siji-sijine peringatan yaiku wiwit wiwitan proses nganti tumeka generasi energi, bisa udakara 2 menit. Nanging output maksimum instalasi diwiwiti sawise sistem dadi panas, sing dibutuhake seprapat jam nganti 60 menit.

Supaya pembangkit listrik ora bisa digunakake kanthi sia-sia, lan ora prelu nyiyapake transportasi kanggo lelungan sadurunge, batere wis dipasang. Nalika nyopir, bisa diisi ulang amarga pulih, lan dibutuhake kanthi eksklusif kanggo miwiti mobil.

Mobil kaya kasebut dilengkapi silinder kanthi volume sing beda-beda, ing endi hidrogen dipompa. Gumantung saka mode nyopir, ukuran mobil lan tenaga instalasi listrik, sak kilogram gas bisa cukup kanggo lelungan 100 kilometer.

Jinis mesin hidrogen

Sanajan ana sawetara modifikasi mesin hidrogen, kabeh dadi rong jinis:

• Jinis unit kanthi sel bahan bakar;
• Mesin pembakaran internal sing wis dimodifikasi, diadaptasi kanggo digunakake ing hidrogen.

Ayo nimbang saben jinis kanthi kapisah: apa fitur-fitur kasebut.

Tanduran listrik adhedhasar sel bahan bakar hidrogen

Sel bahan bakar adhedhasar prinsip batere, ing endi proses elektrokimia ditindakake. Bedane mung analog hidrogen yaiku efisiensi sing luwih dhuwur (ing sawetara kasus, luwih saka 45 persen).

Sel bahan bakar minangka ruangan siji sing dipasang rong unsur: katoda lan anoda. Kaloro elektroda kasebut dilapisi platinum (utawa paladium). Membran ana ing antarane. Mbagi rongga kasebut dadi rong kamar. Oksigen diwenehake menyang rongga kanthi katoda, lan hidrogen diwenehake menyang sing liyane.

Asile, reaksi kimia kedadeyan, asile yaiku gabungan saka molekul oksigen lan hidrogen kanthi ngeculake listrik. Efek samping saka proses kasebut yaiku banyu lan nitrogen sing diluncurake. Elektroda sel bahan bakar disambungake menyang sirkuit listrik mobil, kalebu motor listrik.

Mesin pembakaran internal hidrogen

Ing kasus iki, sanajan mesin kasebut diarani hidrogen, nanging duwe struktur sing padha karo ICE konvensional. Bedane mung ora bensin utawa propana sing kobong, nanging hidrogen. Yen sampeyan ngisi silinder karo hidrogen, mula ana siji masalah - gas iki bakal nyuda efisiensi unit konvensional udakara 60 persen.

Ing ngisor iki sawetara masalah liyane babagan ngalih menyang hidrogen tanpa nganyari mesin:

• Nalika HTS dikompres, gas bakal ngalami reaksi kimia kanthi logam sing digawe ruang pembakaran lan piston, lan asring uga bisa kedadeyan karo minyak mesin. Amarga iki, senyawa liyane dibentuk ing ruang pembakaran, sing ora beda karo kemampuan khusus ngobong kanthi apik;
• Kesenjangan ing ruang pembakaran kudu sampurna. Yen ing endi wae sistem bahan bakar paling ora ana bocor minimal, bensin kasebut bakal gampang nyala nalika kontak karo obyek panas.

Mesin kanggo Clarity Honda

Amarga alasan kasebut, luwih praktis nggunakake hidrogen minangka bahan bakar ing motor rotary (apa fungsine, waca kene). Asupan lan manifold manifold saka unit kasebut dununge beda-beda, mula gas ing salurane ora panas. Mesthi wae, nalika mesin wis modern supaya bisa ngatasi masalah nggunakake bahan bakar sing luwih murah lan ramah lingkungan.

Suwene umur servis sel bahan bakar?

Ing saindenging jagad saiki, mobil kaya ngono wis langka banget, lan durung ana ing seri kasebut, angel diandharake apa sumber sumber energi kasebut. Tukang durung duwe pengalaman babagan iki.

Siji-sijine sing bisa dikandhakake yaiku miturut perwakilan Toyota, sel bahan bakar mobil produksi Mirai bisa ngasilake energi nganti 250 ewu kilometer kanthi tanpa gangguan. Sawise tonggak sejarah iki, sampeyan kudu ngawasi efektifitas piranti. Yen prestasine wis saya mudhun, sel bahan bakar bakal diganti ing pusat layanan resmi. Bener, ana sing ngarepake manawa perusahaan bakal njupuk jumlah sing cukup kanggo prosedur iki.

Perusahaan apa sing wis nggawe utawa arep nggawe mobil hidrogen?

Akeh perusahaan melu pengembangan unit tenaga ramah lingkungan. Iki minangka merek otomatis, ing biro desain sing wis kasedhiya opsi, siap kanggo seri:

• Mercedes-Benz minangka silang G-F-Cell, wiwitane dodolan diumumake ing taun 2018, nanging nganti saiki mung sawetara perusahaan lan kementerian ing Jerman sing entuk. Unit traktor sel bahan bakar hidrogen prototipe, GenH2, bubar diwiwiti;
• Hyundai - prototipe Nexo dikenalake rong taun kepungkur;
• BMW minangka prototipe hidrogen Hidrogen 7, sing diluncurake saka garis perakitan. Kumpulan 100 salinan tetep ana ing tahap eksperimen, nanging iki wis bisa ditindakake.

Antarane mobil stock sing bisa dituku ing Amerika lan Eropa yaiku model Mirai lan Clarity saka Toyota lan Honda. Kanggo perusahaan liyane, pangembangan iki isih ana ing versi nggambar, utawa minangka prototipe sing ora bisa digunakake.

Toyota Mirai Kab

Honda Kejelasan

Sepira regane mobil listrik hidrogen?

Biaya mobil hidrogen cukup. Alesan kanggo iki yaiku logam mulia sing dadi bagean saka elektroda sel bahan bakar (paladium utawa platinum). Uga, mobil modern dilengkapi sistem keamanan sing ora kaetung lan stabilisasi pangoperasine elemen listrik, sing uga mbutuhake sumber daya material.

Sanajan pangopènan mobil kaya ngono (nganti wayahe sel bahan bakar diganti) ora larang banget tinimbang mobil biasa ing generasi paling anyar. Ana negara sing dadi sponsor produksi hidrogen, nanging uga kudu dipikirake, sampeyan kudu mbayar rata-rata 11 setengah dolar per kilogram gas. Gumantung saka jinis mesin, iki bisa cukup udakara udakara satus kilometer.

Napa mobil hidrogen luwih apik tinimbang mobil listrik?

Yen sampeyan njupuk tanduran hidrogen kanthi sel bahan bakar, mula mobil kaya ngono bakal padha karo mobil listrik sing wis biasa dideleng ing dalan. Bedane mung, mobil listrik kasebut diisi saka jaringan utawa saka terminal ing pom bensin. Transportasi hidrogen dhewe ngasilake listrik.

Dene regane mobil kaya ngono, regane luwih larang. Contone, model dhasar Tesla regane $ 45 ewu. Analogi hidrogen saka Jepang bisa dituku udakara 57 ewu unit. Kosok baline, wong Bavaria adol mobil nganggo bahan bakar "ijo" kanthi rega 50 ewu dolar.

Yen kita ngetrapake kepraktisan, luwih gampang ngisi mobil nganggo gas (butuh udakara limang menit) tinimbang ngenteni setengah jam (kanthi ngisi daya kanthi cepet, sing ora diidini kanggo kabeh jinis baterai) ing parkiran. Iki minangka plus tanduran hidrogen.

Plus liyane yaiku sel bahan bakar ora mbutuhake perawatan, lan umur kerjane cukup gedhe. Minangka kanggo kendaraan listrik, batere gedhe bakal mbutuhake ganti udakara limang taun amarga kasunyatane wis akeh siklus ngeculake. Ing frosts, batere ing kendaraan listrik dibuwang luwih cepet tinimbang musim panas. Nanging unsur reaksi oksidasi hidrogen ora ngalami efek iki lan kanthi stabil ngasilake listrik.

Apa prospek mobil hidrogen lan kapan bakal katon ing dalan?

Ing Eropa lan Amerika Serikat, mobil hidrogen wis bisa ditemokake. Nanging, dheweke isih kalebu kategori penasaran. Lan saiki, ana sawetara prospek.

Alesan utama transportasi jinis iki ora suwe bakal ngebaki dalan ing kabeh negara yaiku kurang kapasitas produksi. Kaping pisanan, kudu nggawe produksi hidrogen. Kajaba iku, kudu nggayuh level sing, kajaba keramahan lingkungan, uga kasedhiya bahan bakar kanggo umume para pengendara. Saliyane produksi gas iki, kudu diatur transportasi (sanajan iki sampeyan bisa kanthi aman nggunakake dalan gedhe sing diangkut karo metana), uga nglengkapi akeh stasiun pengisian kanthi terminal sing cocog.

Kapindho, saben produsen mobil kudu modernisasi kanthi serius babagan lini produksi, sing mbutuhake akeh investasi. Ing ekonomi sing ora stabil amarga wabah epidemi global, sawetara sing bakal njupuk risiko kasebut.

Yen sampeyan ndeleng kacepetan pangembangan transportasi listrik, proses popularization ditindakake kanthi cepet. Nanging, alasan popularitas mobil listrik yaiku kemampuan ngirit bahan bakar. Lan iki asring dadi sebab pertama dheweke dituku, lan ora kanggo nylametake lingkungan. Ing babagan hidrogen, ora bakal bisa ngirit dhuwit (paling ora saiki), amarga energi luwih akeh digunakake kanggo produksi.

Pro lan kerugian utama mesin hidrogen

Dadi, ayo ngringkes. Keuntungan mesin bahan bakar hidrogen kalebu faktor ing ngisor iki:

• Emisi sing ramah lingkungan;
• Operasi bisu saka unit daya (daya listrik);
• Ing kasus nggunakake sel bahan bakar, perawatan asring ora dibutuhake;
• Isi bahan bakar cepet;
• Dibandhingake karo kendaraan listrik, sistem propulsi lan sumber energi bisa luwih stabil sanajan suhune beku.

Sanajan pangembangan kasebut ora bisa diarani anyar, nanging isih ana sawetara kekurangan sing nyebabake rata-rata pengendara bisa ndeleng kanthi ati-ati. Ing ngisor iki kalebu:

• Supaya hidrogen bisa nyala, mesthine kudu ana ing kahanan gas. Iki nggawe kasusahan tartamtu. Contone, kompresor sing larang banget dibutuhake kanggo ngompres gas ringan. Ana uga masalah babagan panyimpenan lan transportasi bahan bakar sing tepat, amarga gampang banget kobong;
• Silinder, sing bakal dipasang ing mobil, kudu dipriksa kanthi periodik. Kanggo iki, pengendara kudu ngunjungi pusat khusus, lan iki biaya tambahan;
• Mobil hidrogen ora nggunakake batere gedhe, nanging instalasi isih abot, sing mengaruhi karakteristik dinamis kendaraan;
• Hidrogen - nyala sethithik, mula kacilakan mobil sing bakal nyebabake bledosan serius. Amarga tumindak ora tanggung jawab sawetara driver kanggo keamanan dhewe lan nyawa para pangguna dalan liyane, kendharaan kaya ngono durung diluncurake menyang dalan.

Amarga kepinterane manungsa ing lingkungan sing luwih resik, kita bisa ngarepake terobosan nalika ngrampungake transportasi "ijo". Nanging yen iki kedadeyan, mung bakal kliwat wektu.

Kangge, nonton review video ing Toyota Mirai:

Masa depan hidrogen? Toyota Mirai - TINJAUAN LENGKAP lan Spesifikasi | LiveFEED®

Pitakonan & Jawaban:

Kenapa mesin hidrogen mbebayani? Sajrone pangobongan campuran hidrogen, mesin dadi luwih panas tinimbang nalika pembakaran bensin. Akibaté, ana kemungkinan dhuwur piston piston, klep lan overloading saka unit.

Carane ngisi bahan bakar mobil hidrogen? Mobil kuwi wis bahan bakar karo hidrogen ing negara gas (liquefied utawa teken gas). Kanggo nyimpen bahan bakar, dikompres nganti 350-700 atmosfer, lan suhu bisa nganti -259 derajat.

Kepiye cara kerja mesin pembakaran internal hidrogen? Mobil kasebut dilengkapi karo jinis baterei. Oksigen lan hidrogen ngliwati piring khusus. Asile yaiku reaksi kimia kanthi ngeculake uap banyu lan listrik.