Mengendalikan kenderaan hidrogen (sel bahan api)

 

Satu lagi alternatif untuk pengendalian kenderaan elektrik, penyelesaian hidrogen, telah lama dikaji oleh orang Jerman dan Jepun. Eropah, yang Tesla anggap tidak stabil, bagaimanapun memutuskan untuk meletakkan pakej pada teknologi ini (pada skala global, bukan untuk tujuan menggerakkan kereta sahaja). Jadi mari kita lihat bagaimana kereta hidrogen berfungsi, yang oleh itu hanya merupakan varian kereta elektrik.

Lihat juga:

• Adakah kereta hidrogen berdaya maju?
• Apakah kelebihan dan kekurangan sel bahan api

Beberapa jenis kereta hidrogen

Walaupun teknologi semasa adalah untuk kereta yang menggunakan sel bahan api untuk menggerakkan motor elektrik mereka, hidrogen juga boleh digunakan dalam kenderaan pembakaran dalaman berbalas-balas. Ia sememangnya gas yang boleh digunakan dengan cara yang sama seperti LPG dan CNG yang telah digunakan dalam kenderaan kita. Walau bagaimanapun, idea ini telah ditinggalkan, enjin omboh benar-benar lebih sesuai dengan masa ...

Berikut ialah Toyota Mirai berkuasa hidrogen. Ia dijual di Amerika Syarikat, ia bukan di Perancis, kerana tiada titik pengedaran hidrogen di sana ... Setelah lewat dengan terminal elektrik, kami sudah ketinggalan dalam hidrogen!

Prinsip operasi

Jika kita perlu meringkaskan sistem dalam satu ayat, saya akan mengatakannyaэто СРР »РμРєС, СЂРѕРґРІРёРіР ° СЂРμР» СЊР » yang berjalan bersama carburant tidak mencemarkan (dalam operasi, bukan dalam pengeluaran). Daripada mengecas bateri dengan palam dan oleh itu elektrik, kami mengisinya dengan cecair. Itulah sebabnya kami memanggil sistem sel bahan api (ia adalah

terkumpul

yang berfungsi dengan bahan api itu

dimakan

et

hilang dari tangki

). Malah, satu-satunya perbezaan dengan motor elektrik ialah penyimpanan tenaga, di sini dalam cecair, bukan dalam bentuk kimia.

Oleh itu, perlu diingatkan bahawa bateri sedang dinyahcas, tidak seperti litium atau bateri asid plumbum (lihat pautan untuk mengetahui cara ia berfungsi).

Peta proses

Hidrogen = hibrid?

Hampir ... Sesungguhnya, mereka secara sistematik mempunyai bateri litium tambahan, kegunaan yang akan saya terangkan di bawah. Oleh itu, adalah mungkin untuk beroperasi hanya pada hidrogen, hanya menggunakan bateri konvensional, atau bahkan kedua-duanya pada masa yang sama.

Komponen

Tangki hidrogen

Kami mempunyai tangki yang boleh menyimpan 5 hingga 10 kg hidrogen, mengetahui bahawa setiap kilogram mengandungi 33.3 kWj tenaga (berbanding dengan kenderaan elektrik, yang mempunyai 35 hingga 100 kWj). Tangki ini direka khas dan teguh untuk menahan tekanan dalaman 350 hingga 700 bar.

Sel bahan api

Sel bahan api akan memberikan kuasa kepada motor elektrik kereta, sama seperti bateri litium konvensional. Namun, ia memerlukan bahan api iaitu hidrogen daripada tangki. Ia diperbuat daripada platinum yang sangat mahal, tetapi dalam versi paling moden ia tidak mempunyainya.

Bateri penampan

Ini tidak diperlukan, tetapi ia adalah standard untuk kenderaan hidrogen. Malah, ia berfungsi sebagai bateri sandaran, penguat kuasa (boleh berfungsi selari dengan sel bahan api), tetapi juga dan di atas semua, ia berfungsi untuk memulihkan tenaga kinetik semasa nyahpecutan dan brek.

Elektronik kuasa

Tidak disenaraikan dalam rajah atas saya, elektronik kuasa mengawal, mengganggu dan membetulkan (menukar antara arus AC dan DC) pelbagai arus yang mengalir melalui pelbagai komponen kereta.

Mengisi minyak

Operasi sel bahan api: pemangkinan

Matlamatnya adalah untuk mengekstrak elektron (elektrik) daripada hidrogen untuk menghantarnya ke motor elektrik. Ini semua dilakukan melalui tindak balas elektrokimia terkawal yang memisahkan elektron pada satu bahagian (ke arah enjin) dan proton pada satu lagi (dalam sel bahan api). Keseluruhan mesyuarat berakhir di katod, di mana tindak balas berakhir: "campuran" terakhir memberikan air, yang dipam keluar dari sistem (ekzos).

Berikut ialah gambarajah pemangkinan, iaitu pengekstrakan elektrik daripada hidrogen (elektrolisis terbalik).

Di sini kita melihat fungsi sel bahan api, iaitu fenomena pemangkinan.

Hidrogen H2 (iaitu dua atom hidrogen H yang dilekatkan bersama: dihidrogen) pergi dari kiri ke kanan. Apabila ia menghampiri anod, ia kehilangan nukleusnya (proton), yang akan disedut ke bawah (disebabkan oleh fenomena pengoksidaan). Elektron kemudiannya akan meneruskan perjalanan ke kanan untuk kemudian menggunakan motor elektrik.

Sebaliknya, kami memasang semula segala-galanya dengan menyuntik O2 (oksigen dari udara terima kasih kepada pemampat) pada bahagian katod, yang secara semula jadi akan membolehkan pembentukan molekul air (yang akan memangkinkan semua unsur menjadi satu keseluruhan). molekul yang merupakan koleksi Hs dan Os).

Ringkasan tindak balas kimia / fizikal

ANOD : di anod, atom hidrogen "dipotong" separuh (H2 = 2e- + 2H+). Nukleus (ion H +) turun ke arah katod, manakala elektron (e-) meneruskan perjalanannya kerana ketidakupayaan mereka melalui elektrolit (ruang antara anod dan katod).

KATOD: pada katod kita melihat terbalik (dalam cara yang berbeza) ion H + dan e- elektron. Kemudian cukup untuk memperkenalkan atom oksigen supaya semua unsur ini ingin dikumpulkan, yang kemudiannya membawa kepada penciptaan molekul air yang terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Atau formula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

tuaian ?

Jika kita menganggap hanya kereta itu sendiri, iaitu kecekapan tangki ke hujung roda (transformasi bahan / tetulang mekanikal), kita berada di sini sedikit di bawah 50%. Sesungguhnya, bateri mempunyai kecekapan kira-kira 50%, dan motor elektrik - kira-kira 90%. Oleh itu, kami mula-mula mempunyai 50% penapisan, dan kemudian 10%.

Jika kita mengambil kira kecekapan loji kuasa yang menjana tenaga, maka sebelum pengeluaran hidrogen atau pengagihan elektrik (dalam kes litium) kita mempunyai 25% untuk hidrogen dan 70% untuk elektrik (kira-kira purata, jelas sekali. ).

Baca lebih lanjut mengenai keuntungan di sini.

Perbezaan antara kereta hidrogen dan kereta elektrik bateri litium?

Kereta itu betul-betul sama, kecuali "tangki tenaga" mereka. Oleh itu, ini adalah kenderaan elektrik yang menggunakan motor pemegun pemutar (aruhan, magnet kekal, atau reaktif).

Jika bateri litium juga berfungsi kerana tindak balas kimia di dalamnya (tindak balas yang secara semula jadi menghasilkan elektrik: lebih tepat lagi, elektron), tiada apa yang keluar daripadanya, hanya terdapat transformasi dalaman. Untuk kembali ke keadaan asalnya (mengecas semula), sudah cukup untuk melepasi arus (bersambung ke sektor) dan tindak balas kimia akan bermula semula ke arah yang bertentangan. Masalahnya ialah ia mengambil masa, walaupun dengan pengecas super.

Untuk enjin hidrogen, iaitu motor elektrik klasik yang dikuasakan oleh sel bahan api (iaitu, hidrogen), bateri menggunakan hidrogen semasa tindak balas kimia. Ia dikosongkan melalui ekzos yang mengeluarkan wap air (hasil tindak balas kimia).

Oleh itu, dari sudut pandangan logik, kita boleh menyesuaikan mana-mana kereta elektrik kepada kereta hidrogen, ia cukup untuk menggantikan bateri litium dengan sel bahan api. Jadi, dalam pemahaman anda tentang "enjin hidrogen" harus dipertimbangkan terutamanya sebagai motor elektrik (lihat cara ia berfungsi di sini). Dia semestinya mendekatinya, bukan kerana dia diisi minyak sebagai entiti.

Tindak balas kimia di dasar tablet ini menghasilkan habadaripada elektrik (apa yang kita perlukan untuk motor elektrik) dan air.

Mengapa tidak di mana-mana sahaja?

Masalah teknikal utama dengan hidrogen adalah berkaitan dengan keselamatan penyimpanan. Malah, seperti LPG, bahan api ini berbahaya kerana ia menjadi mudah terbakar apabila bersentuhan dengan udara (dan bukan itu sahaja). Jadi masalahnya bukan sahaja mengisi minyak kereta, tetapi juga mempunyai tangki yang cukup kuat untuk menahan sebarang kemalangan. Sudah tentu, kos tambahan juga merupakan seretan yang besar, dan ia kelihatan kurang berdaya maju daripada bateri litium-ion, yang semakin berkurangan kosnya.

Akhirnya, rangkaian pengeluaran dan pengedaran di dunia sangat kurang berkembang, dan kerajaan mahu menghasilkan hidrogen melalui elektrolisis menggunakan sumber tenaga boleh diperbaharui (ramai pakar bercakap tentang skim utopia yang tidak dapat direalisasikan dalam realiti "mendadak" kita).

Akhirnya, terdapat peluang yang lebih baik bahawa elektrik konvensional akan menjadi penyelesaian pilihan untuk masa depan, bukannya hidrogen, yang akan digunakan untuk pelbagai aplikasi di luar mobiliti individu.

Semua komen dan reaksi

Dernier komen disiarkan:

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

Hi

Terima kasih atas idea yang kukuh dan menarik ini. Saya akan meninggalkan tapak dengan kelip-kelip baru dalam otak lama saya.

Secara peribadi, saya terkejut bahawa, selain daripada apa yang saya tahu tentang kapal selam nuklear, tiada siapa yang membangunkan enjin yang sempurna untuk jalan raya. Ia sememangnya yang diperkenalkan oleh Philips pada Pameran Motor Brussels 1971, dengan 200 hp. pada dua piston.

Philips mula beroperasi pada 1937-1938 dan disambung semula pada 1948.

Pada tahun 1971, mereka menuntut beberapa ratus kuasa kuda setiap omboh. Sejak itu saya tidak dapat mencari apa-apa... Sudah tentu, Pertahanan Rahsia.

Bagaimana pula dengan enjin turbin gas?

Tanglung anda boleh menambah air kepada kilang pemikiran saya.

Terima kasih atas pengetahuan dan popularisasi anda.

Il I. 1 reaksi terhadap komen ini:

• Admin PENTADBIR LAMAN (2021-09-27 11:40:25): Sangat seronok membaca, terima kasih.

  Saya tidak tahu cukup tentang enjin jenis ini untuk menilai, mungkin kerana kos, saiz, penyelenggaraan yang sukar, kecekapan purata?

  Mengingati bahawa adalah perlu untuk mempunyai penyelesaian yang membolehkan gas dipanaskan, dan oleh itu penggunaannya pada kereta awam biasa berpotensi berbahaya (dan ia akan berterusan dari semasa ke semasa).

  Ringkasnya, saya mengesyaki bahawa anda mengharapkan jawapan yang lebih tepat dan yakin ... Maaf.

(Catatan anda akan dapat dilihat di bawah komen selepas pengesahan)

Tulis komen

Menggunakan formula elektrik E, anda akan mendapati bahawa: