Upravljanje vozila na vodikov pogon (gorivne celice)
Vsebina
Drugo alternativo za upravljanje električnih vozil, vodikovo raztopino, so že dolgo preučevali Nemci in Japonci. Evropa, za katero Tesla meni, da je nestabilna, se kljub temu odloči, da bo to tehnologijo (v svetovnem merilu in ne izključno za pogon avtomobilov) postavila v paket. Pa poglejmo, kako deluje avto na vodik, ki je torej le varianta električnega avtomobila.
Glej tudi:
- Ali je vodikov avto sposoben preživeti?
- Kakšne so prednosti in slabosti gorivne celice?
Več vrst vodikovih avtomobilov
Medtem ko je sedanja tehnologija za avtomobile, ki uporabljajo gorivne celice za pogon svojih elektromotorjev, se lahko vodik uporablja tudi v motornih vozilih z notranjim zgorevanjem. To je res plin, ki ga lahko uporabljamo na enak način kot LPG in CNG, ki se že uporabljajo v naših vozilih. Vendar se je ta zamisel opustila, batni motor je res bolj v skladu s časom ...
Tukaj je Toyota Mirai na vodikov pogon. Prodajajo ga v ZDA, ni ga v Franciji, ker ni distribucijske točke vodika ... Ker smo zamudili z električnimi sponkami, pri vodiku že zaostajamo!
Načelo delovanja
Če bi morali sistem povzeti v enem stavku, bi to rekelэто električni motor s kom hodi carburant ne onesnažuje (v obratovanju, ne v proizvodnji). Namesto da baterijo polnimo z vtičem in s tem elektriko, jo napolnimo s tekočino. Zato imenujemo sistem gorivnih celic (tako je
kopičijo
ki deluje z gorivom
porabljeno
et
izgine iz rezervoarja
). Pravzaprav je edina razlika z elektromotorjem shranjevanje energije, tukaj v tekoči, ne kemični obliki.
Zato je treba opozoriti, da se baterija izprazni, za razliko od litijeve ali celo svinčeve baterije (glejte povezave, če želite izvedeti, kako delujejo).
Zemljevid procesov
Vodik = hibrid?
Skoraj ... Dejansko imajo sistematično dodatno litijevo baterijo, katere uporabnost bom razložil spodaj. Zato je možno delovati samo na vodiku, le z uporabo običajne baterije ali celo oboje hkrati.
Komponente
Rezervoar za vodik
Imamo rezervoar, ki lahko shrani 5 do 10 kg vodika, saj vemo, da vsak kilogram vsebuje 33.3 kWh energije (v primerjavi z električnimi vozili, ki imajo 35 do 100 kWh). Rezervoar je posebej zasnovan in robusten, da prenese notranji tlak od 350 do 700 barov.
Gorivna celica
Gorivna celica bo napajala električni motor avtomobila, tako kot običajna litijeva baterija. Vendar pa potrebuje gorivo, in sicer vodik iz rezervoarja. Narejen je iz zelo drage platine, v najsodobnejših različicah pa brez njega.
Vmesna baterija
To ni potrebno, je pa standard za vozila na vodik. Dejansko služi kot rezervna baterija, ojačevalnik moči (lahko deluje vzporedno z gorivno celico), predvsem pa služi za obnovitev kinetične energije med pojemkom in zaviranjem.
Močna elektronika
Napajalna elektronika, ki ni navedena v mojem zgornjem diagramu, nadzoruje, prekinja in popravlja (pretvori med izmeničnimi in enosmernimi tokovi) različne tokove, ki tečejo skozi različne komponente avtomobila.
Dolivanje goriva
Delovanje gorivnih celic: kataliza
Cilj je izločiti elektrone (elektriko) iz vodika, da bi jih poslali v elektromotor. Vse to poteka z nadzorovano elektrokemično reakcijo, ki ločuje elektrone na eni strani (proti motorju) in protone na drugi (v gorivnih celicah). Celotno srečanje se konča na katodi, kjer se reakcija konča: končna "mešanica" daje vodo, ki se črpa iz sistema (izpuh).
Tukaj je diagram katalize, ki je ekstrakcija električne energije iz vodika (obratna elektroliza).
Tu vidimo delovanje gorivne celice, in sicer pojav katalize.
Vodik H2 (tj. Dva vodikova atoma H, zlepljena skupaj: dihidrogen) gre od leve proti desni. Ko se približa anodi, izgubi jedro (proton), ki ga bo sesalo (zaradi pojava oksidacije). Elektroni bodo nato nadaljevali pot proti desni, da bodo nato uporabili elektromotor.
Ponovno vse znova sestavljamo tako, da na stran katode vbrizgamo O2 (kisik iz zraka zahvaljujoč kompresorju), kar bo seveda omogočilo nastanek molekule vode (ki bo katalizirala vse elemente v eno samo celoto). molekula, ki je zbirka Hs in Os).
Povzetek kemijskih/fizikalnih reakcij
ANOD : na anodi se atom vodika "prereže" na pol (H2 = 2e- + 2H+). Jedro (H + ion) se spusti proti katodi, medtem ko elektroni (e-) nadaljujejo pot zaradi nezmožnosti prehajanja skozi elektrolit (prostor med anodo in katodo).
KATODA: na katodi vidimo obrnjene (na različne načine) ione H + in e-elektrone. Potem je dovolj, da vnesemo atome kisika, da se vsi ti elementi želijo zbrati, kar nato pripelje do nastanka molekule vode, sestavljene iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika. Ali pa formula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O
Žetev?
Če upoštevamo samo sam avto, in sicer izkoristek rezervoarja do konca koles (preoblikovanje materiala / mehanska ojačitev), smo tukaj malo pod 50%. Dejansko ima baterija učinkovitost približno 50%, električni motor pa približno 90%. Zato imamo najprej 50% filtriranje, nato pa 10%.
Če upoštevamo učinkovitost elektrarne, ki proizvaja energijo, potem imamo pred proizvodnjo vodika ali celo distribucijo električne energije (v primeru litija) 25% za vodik in 70% za elektriko (približno povprečno, očitno ).
Več o dobičkonosnosti si preberite tukaj.
Razlika med avtomobilom na vodik in električnim avtomobilom z litijevo baterijo?
Avtomobili so popolnoma enaki, razen njihovega "rezervoarja za energijo". Zato gre za električna vozila, ki uporabljajo motorje rotor-stator (indukcijske, trajne magnete ali celo reaktivne).
Če litijeva baterija deluje tudi zaradi kemične reakcije v njej (reakcija, ki naravno proizvaja elektriko: natančneje elektrone), iz nje ne pride nič, obstaja le notranja transformacija. Za vrnitev v prvotno stanje (ponovno polnjenje) je dovolj, da prenesete tok (povežite se s sektorjem) in kemična reakcija se bo znova začela v nasprotni smeri. Težava je v tem, da je potreben čas, tudi pri kompresorjih.
Za vodikov motor, ki je klasičen elektromotor, ki ga poganja gorivna celica (t.i. vodik), baterija med kemično reakcijo porabi vodik. Izprazni se skozi izpuh, ki odstrani vodno paro (rezultat kemične reakcije).
Zato bi lahko z logičnega vidika vsak električni avto prilagodili vodikovemu avtomobilu, dovolj je, da litijevo baterijo zamenjamo z gorivno celico. Zato je po vašem razumevanju "vodikov motor" treba obravnavati predvsem kot elektromotor (poglejte, kako deluje tukaj). Neizogibno se mu približuje, ne zato, ker je kot entiteta napolnjen z gorivom.
Kemična reakcija na osnovi te tablete povzroči toplotaz dne elektrika (kar potrebujemo za elektromotor) in vode.
Zakaj ne povsod?
Glavni tehnični problem vodika je povezan z varnostjo skladiščenja. Pravzaprav je tako gorivo, tako kot LPG, nevarno, ker postane vnetljivo v stiku z zrakom (in to še ni vse). Problem torej ni le v polnjenju avtomobila z gorivom, ampak tudi v dovolj močnem rezervoarju, da prenese vsako nesrečo. Seveda so dodatni stroški tudi velik zalogaj, ki se zdi manj izvedljiv kot litij-ionska baterija, ki dramatično pada.
Končno je proizvodno in distribucijsko omrežje v svetu zelo nerazvito in vlade želijo proizvajati vodik z elektrolizo z uporabo obnovljivih virov energije (mnogi strokovnjaki govorijo o utopični shemi, ki je v naši "nenadni" resničnosti ni mogoče uresničiti).
Navsezadnje obstaja večja verjetnost, da bo običajna električna energija za prihodnost najboljša rešitev, ne pa vodik, ki se bo uporabljal za številne aplikacije, ki presegajo individualno mobilnost.
Vsi komentarji in odzivi
zadnji objavljen komentar:
Bernard (Datum: 2021, 09:23:14)
Živjo,
Hvala za te močne in zanimive ideje. Zapustil bom spletno mesto z novim kresničom v starih možganih.
Osebno sem presenečen, da razen tega, kar vem o jedrskih podmornicah, nihče ni razvil popolnega motorja za cesto. To je bil res tisti, ki ga je Philips predstavil na avtomobilskem salonu v Bruslju leta 1971, z 200 KM. na dveh batih.
Philips je začel delovati v letih 1937–1938 in začel delovati leta 1948.
Leta 1971 so zahtevali več sto konjskih moči na bat. Od takrat ne najdem ničesar ... Seveda, Secret Defense.
Kaj pa plinskoturbinski motorji?
Vaše luči lahko dodajo nekaj vode v moj misleči mlin.
Hvala za vaše znanje in popularizacijo.
Il I. 1 reakcije na ta komentar:
- Administrator ADMINISTRATOR MEST (2021-09-27 11:40:25): Branje je zelo zabavno, hvala.
O tej vrsti motorjev ne vem dovolj, da bi lahko ocenil, verjetno zaradi stroškov, velikosti, težkega vzdrževanja, povprečne učinkovitosti?
Upoštevajoč, da je treba imeti rešitev, ki omogoča ogrevanje plina, zato je njena uporaba na običajnem javnem avtomobilu potencialno nevarna (in da bo skozi čas konstantna).
Skratka, sumim, da ste upali na natančnejši in samozavesten odgovor ... Oprostite.
(Vaša objava bo po preverjanju vidna pod komentarjem)
Napišite komentar
Z uporabo električne formule E boste ugotovili, da:
