Pagpapatakbo ng sasakyang hydrogen (fuel cell)

 

Ang isa pang alternatibo para sa pagpapatakbo ng mga de-koryenteng sasakyan, ang solusyon sa hydrogen, ay matagal nang pinag-aralan ng mga Aleman at Hapon. Ang Europa, na itinuturing ni Tesla na hindi matatag, gayunpaman ay nagpasya na maglagay ng isang pakete sa teknolohiyang ito (sa buong mundo, hindi para sa nag-iisang layunin ng pagpapaandar ng mga kotse). Kaya't tingnan natin kung paano gumagana ang hydrogen car, na samakatuwid ay isang variant lamang ng electric car.

Tingnan din ang:

• Mabubuhay ba ang hydrogen car?
• Ano ang mga pakinabang at disadvantages ng isang fuel cell

Maraming mga uri ng hydrogen cars

Bagama't ang kasalukuyang teknolohiya ay para sa mga kotse na gumagamit ng mga fuel cell upang paganahin ang kanilang mga de-koryenteng motor, ang hydrogen ay maaari ding gamitin sa reciprocating internal combustion na sasakyan. Ito ay talagang isang gas na maaaring gamitin sa parehong paraan tulad ng LPG at CNG na ginagamit na sa ating mga sasakyan. Gayunpaman, ang ideyang ito ay inabandona, ang piston engine ay talagang higit na naaayon sa oras ...

Narito ang isang Toyota Mirai na pinapagana ng hydrogen. Ito ay ibinebenta sa USA, ito ay wala sa France, dahil walang hydrogen distribution point doon ... Ang pagiging huli sa mga electrical terminal, tayo ay nahuhuli na sa hydrogen!

Prinsipyo ng operasyon

Kung kailangan nating ibuod ang sistema sa isang pangungusap, sasabihin ko iyanэто motor na de koryente na kasama sa paglalakad carburant hindi nakakadumi (sa operasyon, hindi sa produksyon). Sa halip na singilin ang baterya gamit ang isang plug at samakatuwid ay kuryente, pinupuno namin ito ng likido. Ito ang dahilan kung bakit tinatawag natin ang fuel cell system (ito ay

makaipon

na gumagana sa gasolina na

natupok

et

nawawala sa tangke

). Sa katunayan, ang pagkakaiba lamang sa isang de-koryenteng motor ay ang pag-iimbak ng enerhiya, dito sa isang likido, hindi isang kemikal na anyo.

Samakatuwid, dapat tandaan na ang baterya ay naglalabas, hindi katulad ng lithium o kahit na lead-acid na baterya (tingnan ang mga link upang malaman kung paano gumagana ang mga ito).

Mapa ng proseso

Hydrogen = hybrid?

Halos ... Sa katunayan, sistematikong mayroon silang karagdagang baterya ng lithium, ang pagiging kapaki-pakinabang na ipapaliwanag ko sa ibaba. Samakatuwid, posible na gumana lamang sa hydrogen, gamit lamang ang isang maginoo na baterya, o kahit na pareho sa parehong oras.

Piraso

tangke ng hydrogen

Mayroon kaming tangke na maaaring mag-imbak ng 5 hanggang 10 kg ng hydrogen, alam na ang bawat kilo ay naglalaman ng 33.3 kWh ng enerhiya (kumpara sa mga de-kuryenteng sasakyan, na mayroong 35 hanggang 100 kWh). Ang tangke ay espesyal na idinisenyo at matatag upang mapaglabanan ang panloob na presyon na 350 hanggang 700 bar.

Fuel cell

Ang fuel cell ay magbibigay ng kapangyarihan sa de-koryenteng motor ng kotse, tulad ng isang maginoo na baterya ng lithium. Gayunpaman, kailangan nito ng gasolina, katulad ng hydrogen mula sa tangke. Ito ay gawa sa napakamahal na platinum, ngunit sa mga pinakamodernong bersyon ay wala ito.

Buffer na baterya

Hindi ito kinakailangan, ngunit ito ang pamantayan para sa mga sasakyang hydrogen. Sa katunayan, ito ay nagsisilbing isang backup na baterya, isang power amplifier (maaaring gumana nang kahanay sa isang fuel cell), ngunit din at higit sa lahat, nagsisilbi itong ibalik ang kinetic energy sa panahon ng deceleration at braking.

Power electronics

Hindi nakalista sa aking nangungunang diagram, ang power electronics ay nagkokontrol, nakakagambala at nagtutuwid (nagko-convert sa pagitan ng AC at DC na mga alon) sa iba't ibang mga alon na dumadaloy sa iba't ibang bahagi ng kotse.

Nagpapagasolina

Pagpapatakbo ng fuel cell: catalysis

Ang layunin ay upang kunin ang mga electron (kuryente) mula sa hydrogen upang ipadala ang mga ito sa isang de-koryenteng motor. Ginagawa ang lahat sa pamamagitan ng isang kinokontrol na electrochemical reaction na naghihiwalay sa mga electron sa isang panig (patungo sa makina) at mga proton sa kabilang panig (sa fuel cell). Ang buong pagpupulong ay nagtatapos sa katod, kung saan ang reaksyon ay nagtatapos: ang pangwakas na "halo" ay nagbibigay ng tubig, na kung saan ay pumped out ng system (tambutso).

Narito ang isang diagram ng catalysis, na kung saan ay ang pagkuha ng kuryente mula sa hydrogen (reverse electrolysis).

Dito nakikita natin ang paggana ng fuel cell, lalo na ang phenomenon ng catalysis.

Ang hydrogen H2 (i.e. dalawang hydrogen H atoms na pinagdikit: dihydrogen) ay mula kaliwa pakanan. Habang papalapit ito sa anode, nawawala ang nucleus nito (proton), na sisipsipin pababa (dahil sa oxidation phenomenon). Ang mga electron ay magpapatuloy sa kanilang daan patungo sa kanan upang pagkatapos ay gamitin ang de-koryenteng motor.

Kaugnay nito, ibinabalik namin ang lahat sa pamamagitan ng pag-inject ng O2 (oxygen mula sa hangin salamat sa compressor) sa gilid ng katod, na natural na magpapahintulot sa pagbuo ng isang molekula ng tubig (na mag-catalyze ng lahat ng mga elemento sa isang solong kabuuan). isang molekula na isang koleksyon ng Hs at Os).

Buod ng mga kemikal/pisikal na reaksyon

ANODE : sa anode, ang hydrogen atom ay "pinutol" sa kalahati (H2 = 2e- + 2H+). Ang nucleus (H + ion) ay bumababa patungo sa cathode, habang ang mga electron (e-) ay nagpapatuloy sa kanilang daan dahil sa kanilang kawalan ng kakayahan na dumaan sa electrolyte (ang espasyo sa pagitan ng anode at cathode).

CATHODE: sa cathode nakikita natin ang reverse (sa iba't ibang paraan) ions H + at e- electron. Pagkatapos ay sapat na upang ipakilala ang mga atomo ng oxygen upang ang lahat ng mga elementong ito ay nais na mangolekta, na pagkatapos ay humahantong sa paglikha ng isang molekula ng tubig na binubuo ng dalawang atomo ng hydrogen at isang atom ng oxygen. O ang formula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

ani ?

Kung isasaalang-alang lamang natin ang kotse mismo, lalo na ang kahusayan ng tangke hanggang sa dulo ng mga gulong (materyal transformation / mechanical reinforcement), narito tayo ng kaunti sa ibaba 50%. Sa katunayan, ang baterya ay may kahusayan na halos 50%, at ang de-koryenteng motor - mga 90%. Samakatuwid, mayroon muna tayong 50% na pag-filter, at pagkatapos ay 10%.

Kung isasaalang-alang natin ang kahusayan ng isang planta ng kuryente na bumubuo ng enerhiya, pagkatapos ay bago ang produksyon ng hydrogen o kahit na ang pamamahagi ng kuryente (sa kaso ng lithium) mayroon tayong 25% para sa hydrogen at 70% para sa kuryente (tinatayang average, malinaw naman. ).

Magbasa nang higit pa tungkol sa kakayahang kumita dito.

Pagkakaiba sa pagitan ng hydrogen car at lithium battery electric car?

Ang mga kotse ay eksaktong pareho, maliban sa kanilang "tangke ng enerhiya". Samakatuwid, ito ay mga de-koryenteng sasakyan na gumagamit ng rotor-stator motors (induction, permanent magnet, o kahit reaktibo).

Kung ang isang baterya ng lithium ay gumagana din dahil sa isang kemikal na reaksyon sa loob nito (isang reaksyon na natural na gumagawa ng kuryente: mas tiyak, mga electron), walang lumalabas dito, mayroon lamang panloob na pagbabago. Upang bumalik sa orihinal na estado nito (recharging), ito ay sapat na upang ipasa ang kasalukuyang (kumonekta sa sektor) at ang kemikal na reaksyon ay magsisimula muli sa kabaligtaran ng direksyon. Ang problema ay nangangailangan ito ng oras, kahit na may mga supercharger.

Para sa isang hydrogen engine, na isang klasikong de-koryenteng motor na pinapagana ng isang fuel cell (i.e. hydrogen), ang baterya ay gumagamit ng hydrogen sa panahon ng isang kemikal na reaksyon. Ito ay ibinubuhos sa pamamagitan ng isang tambutso na nag-aalis ng singaw ng tubig (ang resulta ng isang kemikal na reaksyon).

Samakatuwid, mula sa isang lohikal na pananaw, maaari naming iakma ang anumang de-koryenteng kotse sa isang hydrogen na kotse, sapat na upang palitan ang baterya ng lithium ng isang fuel cell. Kaya, sa iyong pag-unawa, ang "hydrogen engine" ay dapat isaalang-alang pangunahin bilang isang de-koryenteng motor (tingnan kung paano ito gumagana dito). Siya ay kinakailangang lumalapit sa kanya, hindi dahil siya ay na-refuel bilang isang entity.

Gumagawa ang kemikal na reaksyon sa base ng tabletang ito initng koryente (kung ano ang kailangan namin para sa electric motor) at tubig.

Bakit hindi sa lahat ng dako?

Ang pangunahing teknikal na problema sa hydrogen ay nauugnay sa kaligtasan ng imbakan. Sa katunayan, tulad ng LPG, ang gasolina na ito ay mapanganib dahil ito ay nagiging nasusunog kapag nadikit sa hangin (at hindi lang iyon). Kaya't ang problema ay hindi lamang pagpuno sa kotse ng gasolina, kundi pati na rin ang pagkakaroon ng tangke na sapat na malakas upang mapaglabanan ang anumang aksidente. Siyempre, ang dagdag na gastos ay isang malaking drag, at ito ay tila hindi gaanong mabubuhay kaysa sa isang lithium-ion na baterya, na bumababa nang malaki sa gastos.

Sa wakas, ang network ng produksyon at pamamahagi sa mundo ay masyadong atrasado, at nais ng mga pamahalaan na makagawa ng hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis gamit ang renewable energy sources (maraming eksperto ang nagsasalita ng isang utopia na pamamaraan na hindi maisasakatuparan sa ating "biglaang" katotohanan).

Sa huli, may mas magandang pagkakataon na ang kumbensyonal na kuryente ang magiging solusyon ng pagpili para sa hinaharap, sa halip na hydrogen, na gagamitin para sa isang hanay ng mga aplikasyon na lampas sa indibidwal na kadaliang mapakilos.

Lahat ng mga komento at reaksyon

huli nai-post na puna:

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

Kumusta

Salamat sa matibay at kawili-wiling mga ideyang ito. Aalis ako sa site na may bagong alitaptap sa dati kong utak.

Sa personal, nagulat ako na, bukod sa alam ko tungkol sa mga nuclear submarine, walang nakabuo ng perpektong makina para sa kalsada. Ito talaga ang inihayag ni Philips sa 1971 Brussels Motor Show, na may 200 hp. sa dalawang piston.

Nagsimula ang operasyon ng Philips noong 1937-1938 at nagpatuloy noong 1948.

Noong 1971, nag-claim sila ng ilang daang lakas-kabayo kada piston. Simula noon wala na akong mahanap... Syempre, Secret Defense.

Paano ang tungkol sa mga gas turbine engine?

Ang iyong mga parol ay maaaring magdagdag ng ilang tubig sa aking pag-iisip.

Salamat sa iyong kaalaman at pagpapasikat.

Il J. 1 (mga) reaksyon sa komentong ito:

• Admin SITE ADMINISTRATOR (2021-09-27 11:40:25): Napakasarap basahin, salamat.

  Hindi sapat ang alam ko tungkol sa ganitong uri ng makina upang hatulan, marahil dahil sa gastos, laki, mahirap na pagpapanatili, average na kahusayan?

  Isinasaalang-alang na kinakailangang magkaroon ng solusyon na nagbibigay-daan sa pag-init ng gas, at samakatuwid ang paggamit nito sa isang regular na pampublikong sasakyan ay potensyal na mapanganib (at na ito ay magiging pare-pareho sa paglipas ng panahon).

  Sa madaling salita, pinaghihinalaan ko na umaasa ka para sa isang mas tumpak at tiwala na sagot ... Paumanhin.

(Makikita ang iyong post sa ilalim ng komento pagkatapos ng pag-verify)

Magsulat ng komento

Gamit ang electrical formula E, makikita mo na: