Upravljanje vozilom na vodik (gorivna ćelija)
sadržaj
Još jednu alternativu za rad električnih vozila, otopinu vodika, dugo su proučavali Nijemci i Japanci. Europa, koju Tesla smatra nestabilnom, ipak odlučuje staviti paket na tu tehnologiju (globalno, ne samo za pogon automobila). Pa pogledajmo kako funkcionira automobil na vodik, koji je stoga samo varijanta električnog automobila.
Vidi također:
- Je li automobil na vodik održiv?
- Koje su prednosti i nedostaci gorivih ćelija
Nekoliko vrsta automobila na vodik
Dok je trenutna tehnologija namijenjena automobilima koji koriste gorivne ćelije za pogon svojih električnih motora, vodik se također može koristiti u klipnim vozilima s unutarnjim izgaranjem. To je doista plin koji se može koristiti na isti način kao LPG i CNG koji se već koriste u našim vozilima. Međutim, ova je ideja napuštena, klipni motor je zaista više u skladu s vremenom ...
Evo Toyote Mirai na vodikov pogon. Prodaje se u SAD -u, nema u Francuskoj, jer tamo nema mjesta distribucije vodika ... Zakasnili smo s električnim priključcima, već zaostajemo u vodiku!
Načelo rada
Kad bismo sustav morali sažeti u jednu rečenicu, rekao bih toovo električni motor koji hoda s carburant nezagađujuće (u pogonu, a ne u proizvodnji). Umjesto da punimo bateriju utikačem, a time i električnom energijom, punimo je tekućinom. To je razlog zašto zovemo sustav gorivih ćelija (jest
akumulirati
koji radi s gorivom to
potrošen
et
nestaje iz spremnika
). Zapravo, jedina razlika s električnim motorom je skladištenje energije, ovdje u tekućem, a ne kemijskom obliku.
Stoga treba napomenuti da se baterija prazni, za razliku od litij ili čak olovne baterije (pogledajte poveznice kako biste saznali kako rade).
Mapa procesa
Vodik = hibrid?
Gotovo ... Doista, sustavno imaju dodatnu litijevu bateriju, čiju ću korisnost objasniti u nastavku. Stoga je moguće raditi samo na vodiku, samo pomoću konvencionalne baterije ili čak oboje u isto vrijeme.
Komponente
Spremnik vodika
Imamo spremnik koji može pohraniti 5 do 10 kg vodika, znajući da svaki kilogram sadrži 33.3 kWh energije (u odnosu na električna vozila, koja imaju 35 do 100 kWh). Spremnik je posebno dizajniran i robustan da podnese unutarnji tlak od 350 do 700 bara.
Gorivna ćelija
Gorivna ćelija će napajati električni motor automobila, baš kao i konvencionalna litijeva baterija. Međutim, potrebno mu je gorivo, odnosno vodik iz spremnika. Izrađen je od vrlo skupe platine, ali u najmodernijim inačicama to radi bez njega.
Puferska baterija
To nije potrebno, ali je standard za vozila na vodik. Doista, služi kao pomoćna baterija, pojačalo snage (može raditi paralelno s gorivom ćelijom), ali također i iznad svega služi za vraćanje kinetičke energije tijekom usporavanja i kočenja.
Energetska elektronika
Nije navedeno na mom gornjem dijagramu, energetska elektronika kontrolira, prekida i ispravlja (pretvarajući izmjenične i istosmjerne struje) u različite struje koje protiču kroz različite komponente automobila.
Punjenje gorivom
Rad gorivih ćelija: kataliza
Cilj je izdvojiti elektrone (električnu energiju) iz vodika kako bi ih poslali u elektromotor. To se sve odvija putem kontrolirane elektrokemijske reakcije koja odvaja elektrone s jedne strane (prema motoru) i protone s druge strane (u gorivoj ćeliji). Cijeli sastanak završava na katodi, gdje završava reakcija: konačna "smjesa" daje vodu, koja se ispumpava iz sustava (ispuh).
Ovdje je dijagram katalize, što je ekstrakcija električne energije iz vodika (reverzna elektroliza).
Ovdje vidimo funkcioniranje gorivne ćelije, naime fenomen katalize.
Vodik H2 (tj. Dva vodikova atoma H zalijepljena zajedno: dihidrogen) ide slijeva nadesno. Približavanjem anodi gubi jezgru (proton) koja će biti usisana (zbog fenomena oksidacije). Elektroni će zatim nastaviti svoj put udesno kako bi naknadno koristili električni motor.
Zauzvrat, sve ponovno sastavljamo ubrizgavanjem O2 (kisik iz zraka zahvaljujući kompresoru) na strani katode, što će prirodno omogućiti stvaranje molekule vode (koja će katalizirati sve elemente u jednu cjelinu). molekula koja je zbirka Hs i Os).
Sažetak kemijskih / fizikalnih reakcija
ANOD : na anodi se atom vodika "prepolovio" (H2 = 2e- + 2H+). Jezgra (H + ion) se spušta prema katodi, dok elektroni (e-) nastavljaju svoj put zbog nemogućnosti prolaska 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 tako da se svi ti elementi žele sakupiti, 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 učinkovitost spremnika do kraja kotača (transformacija materijala / mehaničko ojačanje), tu smo malo ispod 50%. Doista, baterija ima učinkovitost od oko 50%, a električni motor - oko 90%. Dakle, prvo imamo 50% filtriranje, a zatim 10%.
Uzmemo li u obzir učinkovitost elektrane koja proizvodi energiju, tada prije proizvodnje vodika ili čak distribucije električne energije (u slučaju litija) imamo 25% za vodik i 70% za električnu energiju (približno prosječno, očito ).
Više o profitabilnosti pročitajte ovdje.
Razlika između vodikovog automobila i električnog automobila s litijevom baterijom?
Automobili su potpuno isti, osim njihovog "spremnika energije". Stoga se radi o električnim vozilima koja koriste rotor-statorske motore (indukcijske, stalne magnete ili čak reaktivne).
Ako litijeva baterija radi i zbog kemijske reakcije u njoj (reakcija koja prirodno proizvodi električnu energiju: točnije, elektrone), ništa ne izlazi iz nje, postoji samo unutarnja transformacija. Za povratak u prvobitno stanje (ponovno punjenje) dovoljno je propustiti struju (spojiti se na sektor) i kemijska će reakcija ponovno započeti u suprotnom smjeru. Problem je u tome što je potrebno vrijeme, čak i s punjačima.
Za vodikov motor, koji je klasični elektromotor koji pokreće gorivna ćelija (tj. Vodik), baterija troši vodik tijekom kemijske reakcije. Prazni se kroz ispuh koji uklanja vodenu paru (rezultat kemijske reakcije).
Stoga bismo, s logičkog gledišta, mogli bilo koji električni automobil prilagoditi vodikovom automobilu, dovoljno je litijevu bateriju zamijeniti gorivom ćelijom. Dakle, u vašem razumijevanju "vodikov motor" treba prvenstveno smatrati električnim motorom (pogledajte kako radi ovdje). On mu se nužno približava, a ne zato što se puni gorivom kao entitet.
Dolazi do kemijske reakcije u bazi ove tablete Toplinaod elektricitet (ono što nam je potrebno za elektromotor) i voda.
Zašto ne svugdje?
Glavni tehnički problem s vodikom povezan je sa sigurnošću skladištenja. Zapravo, kao i LPG, ovo gorivo je opasno jer postaje zapaljivo u dodiru sa zrakom (i to nije sve). Dakle, problem nije samo u punjenju automobila gorivom, već i u spremniku dovoljno jakom da izdrži svaku nesreću. Naravno, dodatni troškovi su također veliki zastoj i čini se da su manje održivi od litij-ionske baterije čija cijena naglo pada.
Konačno, proizvodna i distribucijska mreža u svijetu je vrlo nerazvijena, a vlade žele proizvoditi vodik elektrolizom koristeći obnovljive izvore energije (mnogi stručnjaci govore o utopijskoj shemi koja se ne može realizirati u našoj "iznenadnoj" stvarnosti).
U konačnici, postoji veća šansa da će konvencionalna električna energija biti rješenje izbora za budućnost, a ne vodik, koji će se koristiti za niz primjena izvan individualne mobilnosti.
Svi komentari i reakcije
posljednji objavljen komentar:
Bernard (Datum: 2021., 09:23:14)
Pozdrav,
Hvala vam na ovim snažnim i zanimljivim idejama. Napustit ću stranicu s novom krijesnicom u starom mozgu.
Osobno sam iznenađen što, osim onoga što znam o nuklearnim podmornicama, nitko nije razvio savršen motor za cestu. To je doista bio onaj koji je Philips predstavio na salonu automobila u Bruxellesu 1971. godine, sa 200 KS. na dva klipa.
Philips je započeo s radom 1937.-1938., a nastavio je 1948. godine.
1971. zahtijevali su nekoliko stotina konjskih snaga po klipu. Od tada ne mogu pronaći ništa ... Naravno, Tajna obrana.
Što je s motorima s plinskim turbinama?
Tvoji fenjeri mogu dodati malo vode u moj mlin za razmišljanje.
Hvala vam na znanju i popularizaciji.
Il J. 1 reakcije na ovaj komentar:
- administrator ADMINISTRATOR MJESTA (2021-09-27 11:40:25): Jako je zabavno čitati, hvala.
Ne znam dovoljno o ovoj vrsti motora da bih mogao procijeniti, vjerojatno zbog cijene, veličine, teškog održavanja, prosječne učinkovitosti?
Imajući na umu da je potrebno imati rješenje koje dopušta zagrijavanje plina, pa je stoga njegova primjena na običnom javnom automobilu potencijalno opasna (i da će s vremenom biti konstantna).
Ukratko, sumnjam da ste se nadali točnijem i sigurnijem odgovoru ... Oprostite.
(Vaš će post biti vidljiv ispod komentara nakon potvrde)
Napiši komentar
Koristeći električnu formulu E, otkrit ćete da:
