logo1

logoT

 

Машина на водородном двигателе


Водородный двигатель автомобиля - как работает и основные недостатки

Авто компании разрабатывают новые виды двигателей для автомобилей будущего. Кто-то ставит ставку на электромоторы, а кто-то разрабатывает водородные двигатели. Рассмотрим водородный двигатель и его преимущества.

Как работает

Автомобиль на водородном топливе имеет так называемый топливный элемент или по-научному — электрохимический генератор. Это своего рода «вечная» батарейка, внутри которой идет реакция окисления водорода и на выходе получается чистый водяной пар, азот и электричество. Т.е. выхлоп такого водородного автомобиля экологический чистый, в нем содержание углекислого газа CO2 равняется нулю.

Автомобиль с топливными элементами, по сути электромобиль. Только с более компактной батареей: ёмкость литий-ионного аккумулятора в 10 раз меньше, чем обычного электромобиля. Батарея нужна только в качестве буфера для хранения энергии, получаемой при рекуперативном торможении и для быстрого холодного старта.

Потому что главный источник энергии — блок топливных элементов — выходит на рабочий режим не сразу. На первых прототипах водородных машин для этого требовалось около полутора часов. На современных — не более 2 минут, чтобы начать превращение водорода и воздуха в водяной пар, азот и электроэнергию. Но на прогрев до рабочей температуры, когда КПД установки достигает 90%, уходит от 15 минут до часа в зависимости от окружающей температуры.

В баллонах хранится 5 кг водорода, обеспечивающие запас хода до 500 км. Полная заправка баллонов займет три минуты.

Главные недостатки

Главный недостаток — высокая себестоимость. Помимо электрохимического генератора, который при массовом производстве может стоить дешевле батарей для электромобилей, нужны еще прочные и легкие баки. Для этого используют дорогой углепластик.

Серьезный недостаток — энергетическая эффективность. Если использовать водород только как промежуточное звено в цепочке доставки энергии от электростанции к колесам автомобиля, то КПД составит не более 30% с учетом потерь на перекачку и охлаждение водорода перед заправкой. В отличие от 70-80% у электромобилей.

Если получать водород из попутного нефтяного газа, то КПД становится несравнимо выше — до 70%. Правда, ценой выбросов углекислого газа.

Если производить автомобили с водородными двигатели, то где взять заправки? В Европе количество водородных заправок можно пересчитать по пальцам, у нас их вовсе нет. Инженеры для таких случаев изобрели бивалентный двигатель, который может одновременно работать на водородном топливе и бензине. Владелец данного автомобиля не будет зависеть от наличия на заправке водородного топлива.

Лет через десять, когда количество водородных заправок в Европе возрастет, тогда водородомобили получат жизнь. Пока реалии не радуют. Взять хотя бы стоимость машины на чисто водородных элементах — она превышает стоимость обычного автомобиля почти в два раза. И на 20 процентов дороге гибридных версий.

Автомобили на водородном топливе - в чем преимущество перед бензином и электричеством

На чем будут ездить автомобили через несколько десятков лет. Одним из альтернативных источников топлива считается водород. Поговорим о преимуществах использования водорода как топлива для автомобилей. В чем преимущество перед бензином и электричеством.

Достоинства водородного топлива

Скоро появится возможность использования водорода в качестве топлива для ДВС в составе гибридных двигателей, а к концу десятилетия, возможно, сможете купить автомобиль на так называемых топливных элементах, в котором нет ДВС. В качестве источника энергии в нем будет использоваться водород, который безопасен и экологичен: единственным выбросом в атмосферу будет водяной пар, а выхлопная труба автомобиля превратится в водосточную.

Водород — самый распространенный химический элемент: он содержится в воде, в нефти, в природном газе. Водород в газообразном состоянии крайне летуч, и годами это было большим барьером на пути водородной экономики.

Заправка автомобиля водородом будет быстрой и простой и отнимет столько же времени, как и заправка бензином. Эксперименты показали, что можно разбить емкость с водородом, уронить ее, проткнуть, бросить в огонь и даже взять в руки гибридный компаунд, находящийся внутри, — и все без вреда для человека и окружающей среды.

Какие уже есть машины

Самый первый серийный автомобиль на топливных элементах — это Toyota Mirai. Рассмотрим его принцип работы. Toyota Mirai — по сути, электромобиль. Электричество вырабатывается в блоке топливных элементов при взаимодействии кислорода и водорода. Электрический ток проходит через инвертор, где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Реакция происходит без процесса горения, а «выхлоп» — безвредный водяной пар.

Тяговый синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса. Питание — не только от топливных элементов, но и от никель-металл-гибридной батареей мощностью 21 кВт: она подпитывается при рекуперативном торможении и отдает энергию при резких ускорений.

Что мешает перейти на водородное топливо

Во-первых, психология автолюбителей. Мало кто согласится приобрести электромобиль, даже несмотря на то, что электродвигатель гораздо эффективнее, КПД выше (до 95% против 40-50% у ДВС). Что тут говорить, если даже к гибридным автомобилям у некоторых «специалистов» отношение снисходительное. Недостаточный спрос не позволяет развиваться этой отрасли автомобилестроения адекватными темпами.

Во-вторых, внедрение автомобилей на водороде требует создания инфраструктуры (заправки, автосервисы). Это требует колоссальных инвестиций. Хотя можно предположить что в долгосрочной перспективе все затраты окупятся. Например, в Германии 19 водородных заправок, а к 2023 году обещают свыше 400. Они будут построены также за счет авто производителей, которые инвестируют внушительную часть средств.

В-третьих, цена водородного топлива. В Германии один килограмм водорода стоит примерно 9,5 евро. И его хватает на 70-100 км пробега. Это ужасно дорого, почти в 2 раза дороже чем дизельное топливо или бензин. И еще надо учитывать стоимость автомобиля на водороде, его цена выше в 2 раза, чем на аналогичные бензиновые машины.

Машина на водороде на украинских дорогах. Тест-драйв Liga.net - новости Украины, Авто

В сентябре 2021 года в Украине зарегистрировали первые водородные автомобили. Две подержанные машины Toyota Mirai, завезенные из США, каждая за $15 000 приобрели представители ассоциации "Украинского водородного совета" Александр Репкин и Александр Дьяченко. Но есть одно "но" – в Украине нет водородных заправок. Ближайшие в Германии. Другим способом их заправить невозможно.

Новые владельцы Toyota Mirai поясняют покупку авто желанием привлечь внимание инвесторов, которых бы заинтересовало развитие сети водородных заправок в Украине.

А пока, Репкин и Дьяченко демонстрируют седаны желающим, на днях – журналистам. Корреспондент LIGA.net рассмотрел машины в деталях и рассказывает обо всех их особенностях.

Машина-будущее

Toyota Mirai один из самых известных водородных автомобилей в мире – осенью 2020 году эта модель Toyota пополнила автопарк Папы Римского и стала "папамобилем" .

Toyota Mirai – водородный гибридный автомобиль на топливных элементах. Впервые был представлен в ноябре 2013 года на Токийском автосалоне. Автомобиль основан на концепт-каре Toyota FCV. Продажи в Японии стартовали 15 декабря 2014 по цене $57 500, в США и Европе начались в четвертом квартале 2015 года. 

По состоянию на конец 2019 глобальные продажи модели достигли 10 250 единиц. В декабре 2020 года в США дебютировало второе поколение модели.

Репкин и Дьяченко купили седаны белого и черного цвета. "Mirai переводится с японского как "будущее", поэтому мы привезли в Украину не просто машины, а – будущее", – шутит президент ассоциации Александр Репкин.

Визуально вы вряд ли сможете отличить машину на водороде от электрических собратьев или авто с двигателем внутреннего сгорания. Основная разница – принцип работы. Сердце водородной машины – электромотор, который приводится в действия за счет вырабатываемого электричества вследствие химической реакции водорода и кислорода (он поступает из передних воздухозаборов). Продукт реакции – водяной пар.

Максимальный КПД преобразования в электрический ток у водородных машин составляет 45% (для сравнения средний показатель для авто на бензине или дизеле – 35-38%).

Чтобы слить дистиллированную воду, в Mirai есть специальная pipi-button – машина сама сигнализирует, когда нужно это сделать. Только искать выхлопную на привычном месте – бесполезно, трубка находится снизу авто у заднего левого колеса.

В отличие от электрокара, здесь нет никаких элементов, например, батареи, которые сложно или невозможно переделать, рассказывает Репкин.

Бак, изготовленный из специального материала с углеродным волокном (сжиженный водород разрушает металл), находится под задними сиденьями авто. Салон в машине – кожаный. Расположенная по центру панель приборов сразу привлекает внимание: она "двухэтажная" и в некоторой степени напоминает Tesla.

Под капотом машины от японского производителя двигатель на 152 "лошадки" и 335 Нм крутящего момента. Чтобы разогнать авто до 100 км/ч, понадобится 9,6 с. Скоростной максимум – 175 км/ч.

От того, насколько интенсивно вы давите на педаль газа, будет зависеть расход. С полным баком (5 кг водорода) при умеренном темпе можно проехать впечатляющие 650-700 км.

Пока не для Украины

Единственный минус таких машин – это мало развитая сеть водородных заправочных станций. В Украине их совсем нет, для того, чтобы заполнить бак, нужно ехать в Европу.

В Украину Mirai приплыли на корабле из США с частично заполненными баками "горючего". Но на момент тест-драйва журналистами, черный седан уже был на нуле, у белого оставалось полбака.

"Влить" топливо из канистры – невозможно. Машина заправляется так называемым "зеленым водородом" (произведенный только с помощью возобновляемых источников энергии) через специальное отверстие под высоким давлением (700 атмосфер).

Где заправлять

Пока ближайшие к нам заправки есть в Германии. Всего в стране на сегодняшний день их около 150. К концу года 23 водородных заправки откроется в Польше, рассказывает Репкин. Зачем везти сюда авто, если его невозможно заправлять?

"Это дискуссии вроде что было первым: курица или яйцо. Завезя в Украине первые авто на водороде, мы положили конец этому логическому парадоксу", – шутит он.

По его словам, после этого в "Водородный совет" обратились предприниматели, специализирующиеся на создании водородной инфраструктуры и строительстве заправочных станций по всему миру. "Они готовы инвестировать, готовы создавать заправки для водородных авто и в Украине. Мы ожидаем, что первая такая заправка появится в нашей стране в следующем году", – говорит Репкин.

Репкин рассказывает, что нужно построить не менее 30 таких заправок, прежде всего вдоль трасс и при въезде в города-миллионники.

Сколько стоит заправка такого авто? Заправка до полного бака в Германии обходится в 45 евро (9 евро за 1 кг водорода), рассказывает Репкин. Процесс заправки максимально похож на традиционные авто и длится всего три минуты.

Он утверждает, что Украина имеет все необходимые предпосылки для стремительного развития водородных технологий. Об этом неоднократно рассказывали украинские чиновники. В августе 2020 президент Владимир Зеленский обсудил с инвесторами строительство водородного завода в Украине.

А пока – два седана Toyota Mirai будут стоять в гараже в ожидании водорода, который их оживит.

Если Вы заметили орфографическую ошибку, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter.

Мировой переход на электромобили: могут ли стать весомой альтернативой автомобили на водороде?

Переход на автомобили, приводимые в движение электроэнергией (электромобилям), идёт все более высокими темпами. Уже в 2022 году электромобили, как ожидается, превзойдут по продаваемому количеству машины с гибридной силовой установкой. Японские автопроизводители с переходом на электромобили отстают, но в их распоряжении имеется козырь, которым они намерены воспользоваться по мере развития перехода к электромобилям. Это автомобили, работающие на водороде (водородные автомобили). Рассмотрим стратегию компании Toyota, которая в конце 2020 года выпустила в продажу модель на топливных элементах «Мирай» второго поколения, а также занимается разработкой автомобилей с водородным двигателем.

Лидерство Японии в области водородных автомобилей

В условиях, когда страны и регионы мира демонстрируют стремление свести к фактическому нулю объемы эмиссий парниковых газов или, иначе говоря, берут курс на так называемую «углеродную нейтральность», ожидается, что активное использование получат «машины на водороде». Переход к электромобилям за рубежом ускоряется, однако водородные автомобили, которые точно так же, как электромобили, не выделяют при движении двуокиси углерода, являются областью, в которой Япония может продемонстрировать лидерство своего технологического потенциала.

Компания Toyota повысила функциональные качества своей модели на топливных элементах «Мирай» и стала предлагать технологию сторонним компаниям. Вместе с тем она изучает потенциал автомобилей на водородном двигателе с использованием уже существующих двигателей – с применением водорода, произведенного как в стране, так и за рубежом. При всем обилии требующих решения задач – снижения стоимости производства водорода, создания инфраструктуры для его транспортировки и сетей заправок и т. п., во многом успех или неуспех будет зависеть от того, удастся ли расширить использование водорода за счет создания «круга единомышленников», выходящего за отраслевые рамки.

На летних Олимпийских и Паралимпийских играх 2020 года в Токио, отложенных на год из-за пандемии коронавируса, само проведение которых было под вопросом, компания Toyota, выступающая в роли спонсора самого высокого уровня – «Мирового партнера» – была вынуждена отложить трансляцию своей рекламы.

С учетом того, какой резонанс вызвал во всем мире неординарный поступок Кавамуры Такаси, мэра города Нагоя, который попробовал на зуб золотую медаль участницы женской олимпийской команды по софтболу, связанной с компанией Toyota, совершенно очевидно, что в числе прочего не могло не стать предметом широкого обсуждения и происшествие в паралимпийской деревне, в ходе которого беспилотный автобус e-Palette, созданный Toyota, задел спортсмена-дзюдоиста с нарушением зрения – событие, из-за которого пришлось временно прекратить движение таких машин.

Тем не менее, конечным итогом Игр стало то, что Япония завоевала самое большое в своей истории количество олимпийских медалей (58), а также второе в истории после Игр 2004 года в Афинах число паралимпийских медалей (51).

Помимо результатов состязаний, еще один большой рекорд установила компания Toyota. Этим рекордом стало сокращение эмиссий углекислого газа, к которому так стремится весь мир. «Быть может, объем эмиссий нынешних Игр станет самым низким в сравнении с играми прошлого», – с гордостью сообщал непосредственно перед открытием Ито Масааки, начальник Олимпийского и Паралимпийского отдела Toyota.

Компания поставила 3.340 автомобилей для использования в спортивной деревне, где проживали участники, а также в местах проведения состязаний. Помимо 90% электромобилей, в числе этих транспортных средств дебютировали 475 автомобилей марки «Мирай».

Со вторым поколением «Мирай» снят вопрос низкого потенциалом производства

Автомобили на топливных элементах вырабатывают электроэнергию за счет химической реакции с участием водорода, которым заправляются топливные элементы, а в движение их приводят электродвигатели. В Японии правительство премьер-министра Суга Ёсихидэ заявило о намерении в 2035 году прийти к стопроцентной доле электромобилей в продажах новых автотранспортных средств, а в 2050 году реализовать цель по достижению углеродно-нейтрального общества. В этих планах водороду отводится положение «ключевой технологии», и ставится цель довести его использование в 2030 году до 3 млн тонн, а в 2050 году до 20 млн тонн, а количество водородных станций увеличить к 2030 году с нынешних примерно 150-ти до тысячи.

Несмотря на то, что поступившая в продажу в 2014 году модель «Мирай» первого поколения заслужила прозвище «сверхэкологичный автомобиль» и привлекла большое внимание, по всему миру было реализовано всего около 11 тыс. таких машин. Утверждают, что препятствием для распространения стали высокая цена в 7 млн 410 тыс. йен, а также нехватка водородных заправочных станций, стоимость строительства которых значительно выше в сравнении с бензоколонками, однако коренной причиной был низкий производственный потенциал, позволявший выпускать всего лишь 3 тыс. таких автомобилей в год.

В декабре 2020 года Toyota выпустила в продажу модель «Мирай» второго поколения, в которую были внесены конструктивные изменения. В числе прочего, уменьшилось количество базовых комплектующих – топливных элементов, составляющих «сердце» этого автомобиля, на треть сократились издержки, а производственный потенциал был увеличен десятикратно – до 30 тыс. единиц в год.

Пробег с одной заправки водорода был увеличен более чем в 1,3 раза – до 850 километров. Что касается дизайна, был понижен центр тяжести, длина увеличилась на 85 мм, а ширина на 70 мм. При этом вместимость увеличили с 4 до 5 человек.

Цены несколько снизилась по сравнению с машинами первого поколения – теперь они начинаются с 7 млн 100 тыс. йен. Конечно, это не делает автомобиль массовым и доступным, но то, как он бесшумно и плавно набирает ход, напоминает самые продвинутые и дорогостоящие седаны.

«Как легковой автомобиль он выполнен на очень хорошем уровне», – уверенно комментирует главный инженер-разработчик Ёсикадзу Танака. Главный технолог Toyota Маэда Масахито тоже отмечает: «На эту машину возложена миссия служить отправной точкой полномасштабного распространения водорода».

В апреле 2021 года в продажу поступила модель, оснащенная функцией высокого уровня помощи водителю, способная поддерживать дистанцию, менять полосу движения и выполнять ряд других задач на скоростных автомагистралях, а также снабженная функцией автоматического обновления программного обеспечения.

Работа с партнерами в технологии нового поколения

Компания Toyota также приступила к продаже сторонним компаниям системы, используемой в модели «Мирай». При этом она облегчила задачу по внедрению и снизила издержки по установке, объединив генерирующий и другие основные компоненты в едином пакетном решении. Цель состоит в том, чтобы расширить круг пользователей-единомышленников за счет использования системы в грузовиках, автобусах и других коммерческих автотранспортных средствах, а также на железнодорожном и морском транспорте.

В марте 2021 года компания объявила о финансовом партнерстве для сотрудничества в сфере нового поколения, именуемой CASE, сочетающей автоматизированное вождение, переход на электричество и ряд других направлений, с автомобилестроительной компанией Isuzu. В апреле три компании – Isuzu, Toyota, а также их дочернее предприятие Hino учредили новую фирму. С учетом бизнеса еще одного дочернего предприятия Toyota – компании Daihatsu, имеется вероятность, что использование топливных элементов будет развернуто по всему спектру коммерческого автотранспорта – от крупногабаритных машин до компакт-каров.

С одной стороны, провозглашая цель довести в 2030 году продажи своих новых автомобилей по всему миру до 8 млн единиц, 2 млн из которых составят электромобили и автомобили на топливных элементах, компания Toyota наряду с этими усилиями ввела в автоспорт автомобиль с водородным двигателем – «водородную Короллу».

В проходивших 22 и 23 мая на трассе «Фудзи спидвей» (город Ояма, преф. Сидзуока) 24-часовых гонках на выживание эта машина использовала водород, произведенный в городе Намиэ префектуры Фукусима на специализированном объекте «Фукусимская площадка исследований водородной энергетики». Президент Toyota Тоёда Акио принял личное участие в мероприятии, полностью проехав трассу.

Машины с водородным двигателем движутся, сжигая водород вместо бензина. Большим преимуществом здесь выступает возможность переоборудования большинства уже существующих двигателей. Поскольку двигатель сильно нагревается, предстоит решить ряд задач, связанных с мощностью и снижением нагрева, и массовое производство таких автомобилей затруднительно, но тем не менее, он не только позволяет чувствовать биение и звук «автомобильного сердца» – двигателя внутреннего сгорания – но еще и может стать «спасителем» в деле сохранения трудовой занятости на предприятиях, связанных с производством двигателей и комплектующих, которые неизбежно окажутся не у дел при переходе на электромобили.

Для двигателя «водородной Короллы» за основу взят бензиновый двигатель для модели GR Yaris, причем в нем задействованы отнюдь не только собственные технологии Toyota. Впускные клапаны этого автомобиля – продукт совместной разработки с компанией Denso. Мобильная временная водородная заправочная станция предоставлена компанией, созданной при совместном участии в капитале фирм Toyota Tsusho, Iwatani Corporation и Taiyo Nippon Sanso.

В ходе гонок на трассе «Автополис» (город Хита, преф. Оита) 31 июля и 1 августа использовался водород, предоставленный демонстрационно-промышленным предприятием, которое является частью плана по снабжению промышленных предприятий и других потребителей водородом, выработанным первым в Японии производством, получающим водород с использованием энергии геотермальной электростанции.

Турбины этой электростанции вращает водяной пар температурой 150 градусов Цельсия, которой образуется под землей на глубине около 700 метров, а вырабатываемая электроэнергия используется для получения водорода путем электролиза воды. Использование энергии возобновляемых источников сопряжено с нестабильностью энергообеспечения, однако Obayashi Corporation ставит целью снабдить водородными станциями весь регион Кюсю и реализовать принцип «местное производство – местное потребление».

Первый в мире практический эксперимент с использованием танкера для сжиженного водорода

Сжиженный водород, используемый «Короллой» с водородным двигателем, не является предметом исключительно японского производства. На гонках 18 и 19 сентября на трассе Судзука (г. Судзука, преф. Миэ) решено использовать недорогой водород, полученный из добываемого в Австралии дешевого бурого угля.

Этот водород получен в рамках практического эксперимента с участием компаний Kawasaki Heavy Industries, J-POWER, Iwatani Corporation и др. На сентябрьских гонках решено использовать водород, доставленный самолетом в баллонах, однако уже во второй половине 2021 финансового года (которая начинается с октября) планируется начать практический эксперимент с использованием первого в мире танкера для перевозки сжиженного водорода «Суйсо фронтиа», разработанного компанией Kawasaki Heavy Industries.

Длина судна-перевозчика составляет 116 метров, водоизмещение – около 8 тыс. тонн. Использование позволит осуществлять перевозку больших объемов водорода, сжижаемого охлаждением до минус 253 градусов Цельсия со сжатием до одной восьмисотой объема, занимаемого водородом в газообразном состоянии. К коммерческой эксплуатации планируется приступить в 2030 году. Ожидается, что этот шаг послужит большим вкладом на пути к созданию водородной транспортной инфраструктуры.

Доставляемый судном газ относится к так называемому «серому» водороду, на этапе производства которого возникает углекислый газ. В целом по цветовой градации, помимо «серого», существуют так называемый «зеленый» водород, добываемый электролизом воды с применением электроэнергии, получаемой из возобновляемых источников – при таком способе производства углекислый газ не образуется, а также «голубой» водород, на этапе производства которого ведется сбор всего образовавшегося углекислого газа.

В очередности убывания экологичности они выстраиваются в порядке «зеленый» – «голубой» – «серый», но эффективность для достижения углеродной нейтральности сопряжена с высокими производственными издержками. Мировые предприятия, связанные с использованием водорода, намереваются на первом этапе формировать рынок, добиваясь расширения спроса с использованием как «серого», так и «голубого» водорода.

Европейский Союз демонстрирует курс, предусматривающий запрет в 2035 году продаж новых автомобилей на бензиновом и прочем ископаемом топливе, включая гибридные автомобили, и такие зарубежные производители как немецкая компания Mercedes-Benz или шведская Volvo один за другим выражают намерение сосредоточиться на выпуске электромобилей.

Компания Toyota и другие японские автопроизводители, занимающие сильные позиции в области гибридных автомобилей, сталкиваются с необходимостью скорректировать свою стратегию, при этом руководство ведущих предприятий, спокойно признавая: «В отсутствие иной альтернативы, кроме перехода на электромобили, автопроизводители будут вынуждены перейти на электромобили», вместе с тем уверены в преимущественном положении японских компаний, располагающих технологиями широкого спектра, в том числе водородного.

В условиях, когда в бизнес по выпуску электромобилей вступают все больше предприятий прочих направлений деятельности, таких, как компании сферы информационных технологий, водород обращает на себя внимание как своего рода «козырная карта» – сильная позиция, дающая японским производителям автомобилей шанс выжить в жесткой конкуренции и продемонстрировать весомость своего технологического потенциала.

Фотография к заголовку: седан на топливных элементах «Мирай», который компания Toyota после всесторонних усовершенствований выпустила в продажу в декабре 2020 года (© «Кёдо цусин»)

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей

https://ria.ru/20200824/avtomobili-1576244320.html

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей - РИА Новости, 24.08.2020

Ученые приблизились к созданию дешевых водородных автомобилей

Датские ученые разработали новый дешевый вид катализаторов для водородных двигателей. Это может изменить ситуацию в автомобилестроении. Результаты описаны в... РИА Новости, 24.08.2020

2020-08-24T18:00

2020-08-24T18:00

2020-08-24T18:01

наука

дания

копенгагенский университет

открытия - риа наука

химия

автомобили

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/17102/65/171026525_0:26:501:307_1920x0_80_0_0_b16035c94c22bf37e028c5ac3d03fde5.jpg

МОСКВА, 24 авг — РИА Новости. Датские ученые разработали новый дешевый вид катализаторов для водородных двигателей. Это может изменить ситуацию в автомобилестроении. Результаты описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.Пока автомобили с водородным двигателем — большая редкость. Все дело в стоимости катализаторов, для производства которых нужна платина. И если в обычных автомобилях используется около пяти граммов этого дорогого металла, то в экологически чистых водородных двигателях — в десять раз больше.Химики из Копенгагенского университета разработали катализатор, который не требует такого большого количества платины."Для нашего катализатора нужна лишь небольшая часть того количества платины, которое обычно используется в современных водородных топливных элементах для автомобилей, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, профессора химии Маттиаса Аренца (Matthias Arenz). — Мы приближаемся к тому же количеству платины, которое требуется для обычного автомобиля. При этом наш новый катализатор намного более стабилен, чем катализаторы, используемые в современных водородных автомобилях".Авторы отмечают, что новые устойчивые технологии часто сталкиваются с проблемой ограниченной доступности редких материалов, что служит препятствием для их промышленного применения. Возможность снизить зависимость от дефицитных или дорогих материалов меняет правила игры."Новый катализатор позволяет организовать производство водородных транспортных средств в гораздо большем масштабе, чем когда-либо в прошлом", — заявляет еще один автор статьи, профессор Ян Россмейсл (Jan Rossmeisl), руководитель Центра катализа высокоэнтропийных сплавов при кафедре химии Копенгагенского университета.Новый катализатор позволяя производить больше лошадиных сил на грамм платины. При этом он более прочный. Последнее качество не менее важное, чем стоимость. Чем больше поверхность катализатора, тем эффективнее он работает. Но для покрытия большой поверхности, требуется много металла, а если слой будет очень тонким и непрочным, активность катализатора снизится. Для решения этой дилеммы в современных катализаторах слой наночастиц платины покрывают сверху углеродом. К сожалению, углерод делает катализаторы нестабильными. Новый катализатор не содержит углерода. Вместо наночастиц исследователи применили в нем сеть нанопроволок, характеризующихся большой площадью поверхности и высокой прочностью."С этим прорывом надежда на то, что что водородные автомобили станут обычным явлением, заметно усилилась. Это позволяет сделать их более дешевыми, экологичными и долговечными", — говорит Россмейсл.На следующем этапе исследователи планируют начать переговоры с представителями автомобильной промышленности, чтобы реализовать новую технологию на практике.Центр катализа высокоэнтропийных сплавов (CHEAC), в котором велась разработка, — своего рода центр передового опыта, поддерживаемый Датским национальным исследовательским фондом. В нем разрабатывают новые каталитические материалы для создания экологически чистых химикатов и топлива.

https://ria.ru/20200506/1571028781.html

https://ria.ru/20200804/1575334175.html

дания

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/17102/65/171026525_28:0:472:333_1920x0_80_0_0_18b115f59d18d61416f2bb0318e74aef.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

дания, копенгагенский университет, открытия - риа наука, химия, автомобили

МОСКВА, 24 авг — РИА Новости. Датские ученые разработали новый дешевый вид катализаторов для водородных двигателей. Это может изменить ситуацию в автомобилестроении. Результаты описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.

Пока автомобили с водородным двигателем — большая редкость. Все дело в стоимости катализаторов, для производства которых нужна платина. И если в обычных автомобилях используется около пяти граммов этого дорогого металла, то в экологически чистых водородных двигателях — в десять раз больше.

Химики из Копенгагенского университета разработали катализатор, который не требует такого большого количества платины.

"Для нашего катализатора нужна лишь небольшая часть того количества платины, которое обычно используется в современных водородных топливных элементах для автомобилей, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, профессора химии Маттиаса Аренца (Matthias Arenz). — Мы приближаемся к тому же количеству платины, которое требуется для обычного автомобиля. При этом наш новый катализатор намного более стабилен, чем катализаторы, используемые в современных водородных автомобилях".

Авторы отмечают, что новые устойчивые технологии часто сталкиваются с проблемой ограниченной доступности редких материалов, что служит препятствием для их промышленного применения. Возможность снизить зависимость от дефицитных или дорогих материалов меняет правила игры.

6 мая 2020, 14:30НаукаКитайские ученые создали прототип реактивного двигателя на воздухе

"Новый катализатор позволяет организовать производство водородных транспортных средств в гораздо большем масштабе, чем когда-либо в прошлом", — заявляет еще один автор статьи, профессор Ян Россмейсл (Jan Rossmeisl), руководитель Центра катализа высокоэнтропийных сплавов при кафедре химии Копенгагенского университета.

Новый катализатор позволяя производить больше лошадиных сил на грамм платины. При этом он более прочный. Последнее качество не менее важное, чем стоимость. Чем больше поверхность катализатора, тем эффективнее он работает.

Но для покрытия большой поверхности, требуется много металла, а если слой будет очень тонким и непрочным, активность катализатора снизится. Для решения этой дилеммы в современных катализаторах слой наночастиц платины покрывают сверху углеродом. К сожалению, углерод делает катализаторы нестабильными.

Новый катализатор не содержит углерода. Вместо наночастиц исследователи применили в нем сеть нанопроволок, характеризующихся большой площадью поверхности и высокой прочностью.

"С этим прорывом надежда на то, что что водородные автомобили станут обычным явлением, заметно усилилась. Это позволяет сделать их более дешевыми, экологичными и долговечными", — говорит Россмейсл.

На следующем этапе исследователи планируют начать переговоры с представителями автомобильной промышленности, чтобы реализовать новую технологию на практике.

Центр катализа высокоэнтропийных сплавов (CHEAC), в котором велась разработка, — своего рода центр передового опыта, поддерживаемый Датским национальным исследовательским фондом. В нем разрабатывают новые каталитические материалы для создания экологически чистых химикатов и топлива.

4 августа 2020, 09:04НаукаРоссийские ученые смоделировали материал для хранилищ водорода

Первый в мире микроавтобус на водороде сделали в СССР — да/нет?

Несколько опытных водородных «рафиков» обслуживали Олимпийскую деревню в Москве в 1980 году.

РАФ‑22031 называют первым в мире водородным микроавтобусом. Еще в 1976 году НАМИ разработал систему питания, при которой на холостом ходу и малых нагрузках двигатель работал на водороде. По мере возрастания нагрузки добавлялся бензин АИ‑93, а при максимальной мощности водород уже не подавался.

Материалы по теме

Несколько опытных водородных «рафиков» обслуживали Олимпийскую деревню в Москве в 1980 году.

Одну из главных олимпийских нагрузок нес завод РАФ. В Риге разработали почти полтора десятка специальных олимпийских версий РАФ-2203. По Олимпийской деревне курсировали рижские автопоезда РАФ-3407-9225-9226 (тягач и два прицепа). А электробус РАФ-2910 с дополнительной пассажирской дверью слева сделали для сопровождения марафонского бега и соревнований по спортивной ходьбе — чтобы не травить спортсменов выхлопами.

Позднее, в 1982 году, НПО «Квант» и Рижская автомобильная фабрика создали еще один водородный автомобиль — уже на топливных элементах. К сожалению, ситуация в стране фактически похоронила интересные разработки.

Необычные факты из истории техники Михаил Колодочкин коллекционирует много лет. Вот, например, вы знали, какая опция впервые в СССР появилась на полноприводной ГАЗ-М72?

Есть вопросы? Задавайте! [email protected]

Материалы по теме

Фото: НАМИ

Наше новое видео

Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!

За рулем на Яндекс.Дзен

Водородный автомобиль Toyota Mirai проезжает более 500 км на одной заправке / Хабр


Фото Toyota

Глава североамериканского подразделения компании Toyota Джим Ленц (Jim Lentz)

объявил

, что первый водородный серийный автомобиль его компании Mirai способен преодолеть расстояние в 312 миль (примерно 502 км), единожды заполнив топливный бак водородом. В пересчёте на литры этот показатель выглядит таким образом: 1 галлон водорода (около 3.8 литра) затрачивается гибридной установкой машины на расстояние, составляющее примерно 67 миль (это около 107 км).


Этот расход водорода на самом деле имеет важное значение по двум причинам. С одной стороны, он важен для обычных покупателей машины, которым, вероятно, будет приятно осознавать возможности своего автомобиля, который к тому же использует дешёвый и действительно экологичный вид топлива.С другой стороны, за показателем расхода топлива в автомобилях в Америке пристально следит государственная организация «Агентство по охране окружающей среды США» (United States Environmental Protection Agency, EPA), которая контролирует количество вредных выбросов в атмосферу, создаваемого автомобильным транспортом. В 2013 году чиновники

наложили

штрафы в размере $210 миллионов для Hyundai и $185 миллионов для Kia за то, что южнокорейские автокомпании намеренно занизили показатели расхода горючего в продаваемых автомобилях. Около 900 тысяч автомобилей Hyindai и Kia были проданы в США за два года с заведомо неверным показателем расхода топлива, который был занижен на 3% (0.3–0.5 литра бензина). В случае же с Toyota Mirai, очевидно, вопросов у чиновников быть не может.

О начале продаж Mirai в Японии стало известно в конце прошлого года. Машина на своей родине стоит примерно $61 100, при этом из-за экологичности автомобиля правительство страны субсидирует покупку суммой в около $17 000. Электромотор Mirai мощностью в 151 л. с. получает энергию от конвертера, исходным веществом которого является водород, хранящийся в двух баках из углеродного волокна под давлением в 70 МПа. В них содержится 5 кг сжиженного водорода(это 170 литров). Toyota рекламирует автомобиль довольно специфичным образом: в видеороликах утверждается, что водород — самый широко распространённый химический элемент Вселенной и его так много, что его можно получать даже из навоза. Видео с рекламой имеет прямолинейное название «Fueled by bullsh*t» и посмотреть его можно ниже:

90 000 автомобилей с водородным двигателем - как это работает?

Водород можно использовать для питания автомобилей двумя способами. Его можно использовать в качестве топлива в традиционном двигателе, который сжигается в камере, или его можно использовать в топливных элементах для выработки энергии для привода электродвигателя. Энергия связи водорода и кислорода в молекуле воды h3O меньше суммарной энергии связи молекул водорода h3 и кислорода O2.

Следовательно, , когда водород и кислород образуют молекулы воды, образуется избыточная энергия. Он может быть удален из системы в виде тепла (которое преобразуется в механическую энергию в двигателе внутреннего сгорания) или в виде электрохимической энергии (в топливных элементах).

Расположение компонентов в автомобиле с водородными элементами

(фото: пресс-материалы / Honda)

Преждевременное зажигание является серьезной проблемой при использовании водорода в поршневых двигателях. Причинами этого являются, прежде всего, очень низкая энергия воспламенения водорода и широкий диапазон пределов воспламеняемости.Кроме того, при сгорании водорода в воздухе образуются небольшие количества оксидов азота. Примером такого решения является BMW Hydrogen Series 7. Еще одним недостатком в данном случае является использование жидкого водорода для хранения.

Правда, в жидком состоянии в 846 раз меньше, чем в газообразном при температуре 0 градусов Цельсия и давлении 1 атм, но потребляет много энергии и поэтому его надо охлаждать до температура -253 градуса Цельсия.Так машина не может долго стоять без запуска. Подсчитано, что примерно через 9-14 дней водород нагреется до такой степени, что превратится в газ и испарится из резервуара.

В автомобилях, использующих топливные элементы, баки используются для хранения сжатого водорода. Их цилиндрическая форма напоминает те, которые используются для сжиженного нефтяного газа. Конструктивно они гораздо более совершенны с точки зрения используемых технологий. Внутренний слой из алюминия или стали (ок.20 процентов общая масса), а снаружи покрыт композитным материалом.

Благодаря этому они обладают высокой устойчивостью к механическим повреждениям и сравнительно небольшим весом. Например, Honda FCX Concept использует 171-литровый бак, в котором хранится газ под давлением 35 МПа. С полным баком машина способна проехать 569,7 км.

Схема работы автомобиля на топливных элементах относительно проста. На первом этапе водород из бака подается в камеру, куда также подается воздух, чаще всего с применением турбокомпрессора.Затем ток (постоянный ток) передается от ячейки к тяговому преобразователю, где он преобразуется в переменный ток и передается на асинхронный двигатель. Заключительный этап – передача крутящего момента на колеса автомобиля.

Водородные баки на Honda FCX Concept 2006

(фото: пресс-материалы / Honda)

Самым важным элементом всей системы, конечно же, являются топливные элементы. Это электрохимические устройства, вырабатывающие полезную энергию (электричество, тепло) в результате химической реакции между водородом и кислородом.Ячейка состоит из двух электродов: катода и анода. Они разделены электролитом или электролитической мембраной. Они пропускают поток катионов и блокируют поток электронов .

Когда он попадает на анод, он распадается на протоны и электроны. Первые могут свободно проходить через электролит к катоду, к которому подается воздух. С другой стороны, поток электронов к катоду проходит через внешнюю цепь , вызывая генерацию электрического тока.Эта электрохимическая реакция водорода и кислорода производит электричество, воду и тепло.

  • Реакция на аноде: h3 => 2H + + 2e -
  • Реакция на катоде: ½ O2 + 2H + + 2e - => h3O
  • Это можно резюмировать следующим образом: h3 + ½ O2 => h3O, что сопровождается выделением тепла и электричества.

Существует множество типов топливных элементов.Один из критериев, согласно их можно разделить на температурные, так как некоторые из используемых веществ обладают очень хорошими электролитическими свойствами при высоких температурах. Мы различаем высокотемпературные и низкотемпературные топливные элементы .

Эксплуатация первого происходит при температуре около 600 градусов Цельсия. Они могут использовать водород низкой чистоты, а также некоторые углеводороды, такие как метан. Еще одним преимуществом является их высокая эффективность. К сожалению, самым большим недостатком является высокая инерционность ячейки по времени, ее нельзя запустить сразу, поэтому в автомобилестроении они не используются.

Низкотемпературные элементы используются в автомобилях. Они работают при температурах ниже 250 градусов Цельсия, но, к сожалению, для них требуется чистый водород. Однако нет необходимости использовать термостойкие материалы, что обеспечивает безопасность и благоприятно для использования в автомобилях.

Электродвигатели в Honda FCX Concept 2006

(фото: пресс-материалы / Honda)

Существует три основных типа низкотемпературных элементов.Первый — это AFC (щелочные топливные элементы), где электролитом является гидроксид калия. Рабочая температура от 65 до 220 градусов Цельсия, что способствует быстрому вводу в эксплуатацию. Они имеют высокий КПД, малый вес и малую вместимость. Также они отличаются относительно коротким сроком службы и большими проблемами с отводом воды, которые необходимо устранять перед повторным запуском.

В фосфорнокислотных топливных элементах (PAFC) в качестве электролита используется концентрированная фосфорная кислота. Рабочая температура составляет от 150 до 205 градусов Цельсия. Они отличаются высокой устойчивостью к углекислому газу, однако имеют ряд недостатков, таких как высокая коррозионная активность, попадание воды и разбавление электролита, большие габариты и масса.

Топливные элементы для Honda FCX Concept 2006

(фото: пресс-материалы / Honda)

В концепте Honda FCX используются элементы с электролитической мембраной PEM (протонообменная мембрана). В стандартной ячейке PEM электролит представляет собой полимерную мембрану, покрытую тефлоном. Рабочая температура от 160 до 195 градусов Цельсия, но благодаря использованию Хондой ароматических соединений удалось уменьшить диапазон температур, и в модели FCX Concept он составляет от -20 до 95 градусов Цельсия.

Преимуществами являются, конечно же, быстрый запуск, отсутствие коррозии, вызванной электролитом, высокий КПД, компактная конструкция и прочные материалы, используемые для изготовления диафрагмы. К сожалению, процесс его производства очень дорог, в т.ч.в необходимостью использования платины.

Система водородного привода для Honda FCX Concept 2006

(фото: пресс-материалы / Honda)

Водородные топливные элементы, безусловно, станут преемником традиционного двигателя внутреннего сгорания. Электромобили — это только переходное поколение. Со временем это в конечном итоге снизит стоимость производства топливных элементов до такой степени, что автомобилей на водороде станут доступными на каждые , и тогда они быстро заменят традиционные двигатели внутреннего сгорания.Когда это произойдет? Надеюсь, не при жизни.

.

Автомобиль на водороде - как это работает

Сегодня мы представляем самую важную информацию на эту тему. А в сентябре вы сможете увидеть Mirai своими глазами в избранных автосалонах Toyota в Германии, Великобритании и Дании.

Если бы вы спросили автомобильных инженеров, какой тип двигателя будет использоваться в автомобилях будущего, все они без колебаний ответили бы: электрический.По сравнению с двигателями внутреннего сгорания имеет много преимуществ: очень высокий крутящий момент, возможность работы в чрезвычайно широком диапазоне оборотов, простота и долговечность, обусловленные минимальным количеством подвижных частей, простота и точность регулирования параметров, малые габариты и вес. , и, наконец, КПД, достигающий 98% (для типичных двигателей внутреннего сгорания он составляет всего около 33%).

Так почему же электромобили до сих пор не доминируют на рынке, хотя электродвигатели широко используются во всех областях техники, от бытовых нужд до железных дорог, метро и трамваев? Обеспечение автономного источника электроэнергии, способного преодолевать большие расстояния и быстро подзаряжаться, когда он исчерпан, остается проблемой.Несмотря на огромный прогресс в технологии аккумуляторов, они по-прежнему большие и тяжелые, и хотя их можно подзарядить от обычной электрической розетки, пополнение запаса энергии означает перерыв в путешествии как минимум на несколько десятков минут. И это только в том случае, если мы используем для этих целей нагнетатели, которые нельзя воткнуть в обычную розетку и которые быстро разряжают батарею. При обычной, общедоступной технологии зарядки это занимает несколько часов. Насколько удобнее доехать до заправки за несколько минут!

Электричество из водорода

Решением этой проблемы может стать использование топливных элементов.Эти устройства вырабатывают электричество в результате прямого взаимодействия топлива с кислородом воздуха без поршней, цилиндров и других движущихся частей. Чистый водород является наиболее эффективным топливом для топливного элемента. Звучит космически — горение водорода в ракетных двигателях при температуре почти 3000 градусов по Цельсию? Да тот же водород, но в топливном элементе окисление происходит на морозе, благодаря наличию катализатора. Между прочим, водородные топливные элементы были разработаны именно для выработки электроэнергии в космических кораблях.

Казалось бы, такое сложное решение еще долго останется достоянием учебных автомобилей, которыми можно любоваться только на автомобильных выставках.Между тем, серийный легковой автомобиль на топливных элементах уже доступен на рынке — это Toyota Mirai.

Электрическое будущее

Серийная модель Mirai (в переводе с японского «будущее») была разработана как развитие представленного в 2013 году концепта Toyota FCV (Fuel Cell Vehicle).Хотя внешне он очень похож на него, он содержит множество улучшений, значительно улучшивших его характеристики. В конструкции силового агрегата также используется ряд масштабных компонентов, производных от Toyota Hybrid Synergy Drive (HSD), что с одной стороны положительно сказывается на надежности, а с другой позволяет значительно снизить затраты благодаря экономии масштаба.

Mirai — четырехдверный седан, сравнимый по размерам с Toyota Camry.Привод на переднюю ось обеспечивает проверенный в агрегатах HSD электродвигатель мощностью 113 кВт (154 л.с.), развивающий крутящий момент 335 Н • м. Электронный блок управления двигателем (PCU) (Power Control Unit) также был взят от агрегатов HSD. При низком энергопотреблении электроэнергия подается от никель-металлгидридной батареи емкостью 1,6 кВтч, которая также сохраняет энергию, регенерируемую при рекуперативном торможении (электродвигатель в этом случае работает как генератор).На более высоких скоростях электричество вырабатывается набором топливных элементов.

Зрелая технология

Комплект топливных элементов с полимерным электролитом Mirai совершенно новой конструкции мощностью 114 кВт (155 л.с.).Используемые в нем решения заслуживают отдельной статьи; Их ценность доказывает тот факт, что конструкторам Toyota удалось добиться рекордной удельной мощности в 3,1 кВт/дм³ — в два раза выше, чем у модели FCHV-adv studio. Для повышения эффективности системы между блоком топливных элементов и регулятором мощности установлен электронный преобразователь для повышения напряжения до 650 вольт. Его использование позволило уменьшить количество топливных элементов и вес всей системы.Когда потребность в мощности максимальна, т. е. когда вы быстро разгоняетесь, топливным элементам помогает батарея.

Комплект топливных элементов весит всего 56 кг и имеет объем всего 37 дм³, поэтому его можно разместить под полом автомобиля, чтобы он не ограничивал полезное пространство кузова.Также под полом находятся два водородных бака (передний на 60 литров и задний на 62,4 литра), которые сами по себе являются настоящим чудом техники. Изготовленные из многослойного композита, они выдерживают огромное давление в 70 МПа, и при этом очень легкие, а рекордный коэффициент мощности означает, что целых 5,7% массы полных баков составляет водородное топливо. Внутренняя нейлоновая подкладка обеспечивает необходимую герметичность, следующий слой композита с армированием углеродным волокном обеспечивает устойчивость к давлению, и, наконец, внешний слой композита с армированием стекловолокном гарантирует устойчивость к механическим повреждениям.Использование стеклянных волокон позволило сократить расход очень дорогих углеродных волокон и тем самым удешевить баки при сохранении требуемых параметров.

Чисто, тихо, быстро

Следствием использования водородного топлива является абсолютная чистота выхлопных газов - это просто водяной пар; Он больше не может быть чище.Водород может быть полностью возобновляемым топливом — скептики скажут, что для его получения, например электролизом воды, нужна электроэнергия, вырабатываемая электростанциями, но она может поступать от гидро-, ветряных или солнечных электростанций. Водород также может быть получен несколькими другими способами, что решает проблему диверсификации источников энергии. Другими экологическими аспектами Mirai являются сниженное воздействие на окружающую среду, вызванное эксплуатационной деятельностью – моторное масло и клиновые ремни не нуждаются в замене, рекуперативное торможение снижает износ тормозных колодок.Еще одним ценным преимуществом является идеальная тишина, обеспечиваемая электроприводом, и бесшумная работа топливных элементов.

Электропривод способен разогнать Mirai до максимальной скорости 178 км/ч, а содержащийся в баках водород позволяет проехать на одной заправке 480 км (до 700 км при заправке на станциях нового поколения).Заправка занимает всего три минуты — сравнимо с заправкой на заправке.

Toyota Mirai теперь доступен в Японии, и автомобиль появится на американском рынке в любой момент.Ожидается, что продажи в Европе начнутся в сентябре, сначала в Великобритании, Дании и Германии (ориентировочная чистая цена на немецком рынке составляет около 60 000 евро), а затем и в других странах по мере развития инфраструктуры заправки водородом.

.90 000 Польский водородный автомобиль

Установка ученых из Люблина представляет собой систему, которую можно использовать с любым двигателем с искровым зажиганием.

"Мы использовали чистый водород горения, топливо, которое производит водяной пар в результате его сгорания", - сказал проф.Мирослав Вендекер с машиностроительного факультета Люблинского технического университета, руководитель группы, которая уже много лет занимается исследованиями водородного топлива в автомобильных двигателях.

Работа над установкой заняла два года.Исследователи установили его на легковой автомобиль Opel Corsa, оснащенный четырехцилиндровым двигателем с многоточечным впрыском с искровым зажиганием, рабочим объемом 1364 куб.см.

проф.Вендекер подчеркнул, что работы по использованию водорода в качестве автомобильного топлива ведутся уже много лет, в том числе в автомобильных концернах, но большинство из них касается модификации двигателей транспортных средств или совершенно новой конструкции. «Водород взрывоопасен, и попытка сжечь его в обычном двигателе заканчивается его разрушением», — пояснил он.

Установка ученых из Люблина представляет собой систему, которую можно использовать с любым двигателем с искровым зажиганием.Принцип его действия аналогичен установке на сжатом природном газе. "Нам не пришлось делать специальный проводородный двигатель. Этот автомобиль не теряет своей способности ездить на обычном топливе. Он может работать на оригинальном бензине, а также может работать на водороде", - сказал проф. Вендекер.

По его мнению, стоимость такой установки в автомобиле будет сравнима со стоимостью газовой установки.«Если будет создана инфраструктура для заправки водородом, люди об этом быстро узнают. Если такой инфраструктуры нет, дело кончится дальнейшими научными достижениями», — отметил он.

Популярность и прибыльность таких решений, по словам Вендекера, зависит от затрат на производство водорода, для которого требуется электричество.«Дело в том, насколько дешевой будет электроэнергия и будет ли она поступать из возобновляемых источников. Нет искусства сжигать уголь, производить электроэнергию и затем производить водород, искусство производить водород с использованием экологических решений», - отметил он.

Ученые Люблинского технологического университета также разработали электролизер, то есть электрический генератор водорода, который производит водород из электричества и воды.Также ведутся работы по строительству солнечной установки, обеспечивающей электричеством электролизер.

По подсчетам ученых, при использовании современных технологий возможно, что производство 1 кВтч электроэнергии из солнечных источников будет стоить ок.30 грошей, а затем произведенный из такого источника водород мог стоить около 4 злотых за эквивалент 1 литра бензина.

Вендекер сказал, что рассчитывает на интерес со стороны автомобильной промышленности после того, как автомобиль будет представлен с водородной системой.По его мнению, для внедрения в производство установки, построенной в Люблинском технологическом университете, потребуется от двух до шести лет.

«Миллионы людей уже приспособили свои автомобили для сжигания газового топлива.В мире насчитывается около 700 миллионов автомобилей, поэтому есть простор для маневрирования и перевода сегодняшнего автопарка на газовое топливо, особенно на водородное топливо», — добавил проф. Вендекер.

.90 000 польских водородных автомобилей | ekologia.pl

Автомобиль оснащен элементами, вырабатывающими электричество из водорода. В распоряжении водителя 270 л.с. мощности и полный привод. Кузов построен на основе сверхлегких композитных материалов. Машиной можно управлять с мобильного телефона. Польский водородный электромобиль HYDROCAR PREMIER был представлен на MOTO SHOW в Кракове. Перемена?

Hydrocar Premier был представлен на Мотошоу в Кракове http: // www.agh.edu.pl/
В середине 2015 года команда Военного технологического университета, который уже много лет проводит фундаментальные исследования материалов для хранения водорода, пригласила группу выпускников, составивших ядро ​​гоночной команды AGH, и компании RIOT Technologies к своему проекту. В рамках проекта создан эффектный автомобиль с инновационной системой питания и уникальным дизайном - HYDROCAR PREMIER.Команда инженеров и ученых создала прототип двухместного спортивного родстера, оснащенного электроприводом. .В качестве движущей силы использовалась специально разработанная и изготовленная рамная конструкция с кузовом, полностью изготовленным из углеродного волокна. Благодаря этой технологии несущий каркас автомобиля дает свободу в размещении ходовых элементов, а кузов может иметь уникальную конструкцию, ограниченную только разработанными конструкторскими допущениями. Братья Владислав Хамига (выпускник AGH UST) и Стефан Хамига (выпускник Академии изящных искусств) отвечают за разработку формы кузова и производство композитных элементов.

Прототип автомобиля проектировался как дорожный и оснащался такими системами как: гидроусилитель руля, ксеноновые фары, светодиодные фары, низкопрофильные шины, регулируемая койловерная подвеска и два удобных сиденья для водителя и пассажира.

В качестве привода используются четыре BLDC мотора, каждый из которых отвечает за привод на одно колесо. Суммарная мощность силового агрегата составляет 270 л.с. Двигатели управляются специальными силовыми каскадами, разработанными RIOT, а вся система привода 4×4 работает под управлением процессора, построенного как SoPC и реализованного в системе FPGA, выполняя функцию электронного управления дифференциалом и скоростью для различных конфигураций трафика. .

Благодаря этому решению был получен широкий спектр возможностей конфигурации системы, включая такие функции, как: возможность независимого активного контроль крутящего момента на каждом колесе, круиз-контроль, система противоскольжения или поддержки для движения в гору. Моторы а силовые ступени охлаждаются жидкостью, которая затем благодаря передает тепло на принудительную циркуляцию теплообменникам, расположенным на передняя часть автомобиля.

Накопленная энергия для движения автомобиля поставляется с двумя типами батарей и со специально разработанным склад водорода.Есть легкие в передней части автомобиля Аккумуляторы LiFePO4 с общим напряжением 96 В, при этом сзади части автомобиля использовались тяговые аккумуляторы, характеризующиеся высокая эффективность при длительных разрядах. Аккумуляторы они отвечают за питание двигателей и электрических подсистем такие как: управляющая электроника, освещение или системы помощь при вождении. Электричество, хранящееся в батареях он отвечает за динамичное вождение автомобиля и за передвижение автомобили на короткие расстояния.

В качестве второго накопителя энергии использована система преобразования водорода в электричество, позволяющая увеличить дальность поездки. Сердцем этой системы является водородный бак на основе гидридов металлов, который способен хранить больше газа на единицу объема, чем лучшие на сегодняшний день водородные баки высокого давления из композиционных материалов, работающие при гигантских давлениях до 700 бар. Благодаря запатентованному решению Военного технологического университета этот резервуар работает при низком давлении в несколько бар и характеризуется очень высокой теплопроводностью.Такая конструкция, по сравнению с другими баками этого типа, позволяет производить очень быструю заправку, а с другой стороны, низкая температура, образующаяся при его работе, может использоваться для охлаждения систем привода автомобиля, например, двигателей и электроники. Простота и универсальность этого решения также позволяет использовать различные проверенные материалы для хранения твердого водорода при сохранении высоких эксплуатационных параметров. Сохраненный водород затем с высокой эффективностью преобразуется в электрический ток в топливном элементе PEM, что дает аккумулятору автомобиля возможность перезаряжаться во время движения.Вся установка расположена в задней части автомобиля.

Водитель автомобиля может наблюдать за параметрами движения автомобиля на электронном дисплее, который показывает скорость движения, количество пройденных километров, состояние заряда аккумулятора и энергетический баланс водородного бака в режиме реального времени. Все подсистемы автомобиля управляются фирменным центральным бортовым компьютером на базе систем ПЛИС. Этот компьютер также позволяет удаленно управлять автомобилем через приложение в мобильном телефоне (движение вперед, назад и поворот вправо-влево).

В настоящее время автомобиль плавно переходит к следующему этапу проекта, который представляет собой расширенные экспериментальные испытания. Эта фаза проекта должна дать ряд ответов на вопросы в области технологий накопления энергии и приводных систем, электроники и приводных систем, а также должна предоставить информацию о том, в каком направлении следует развивать разрабатываемые технологии.

Авторы проекта надеются, что прототип автомобиля положит начало новой эре смелых междисциплинарных инженерных проектов, направленных на тестирование интегрированных мехатронных систем.Будущее покажет, в какой степени решения, использованные в построенном тестовом автомобиле, отразятся на рынке, особенно в автомобильной промышленности.

Ekologia.pl (JSz)

Библиография

http://www.agh.edu.pl/blog-naukowy/info/article/hydrocar-premier-samochod-na-wodor-rodem-z-agh/

.

Тойота Мирай. Сколько стоит водородная революция?

Сколько стоит гибридная революция? 300 тысяч. Ровно 299 900 злотых. именно так оценили новейшую Toyota Mirai — автомобиль на водороде. Если быть точным, то это де-факто электромобиль, но электроэнергию вырабатывает он сам. На топливных элементах из водорода, который в Польше… негде заправлять. Увидимся.

Японцы последовательно настаивают на гибридах, отказываясь от использования электромобилей, утверждая, что они неэффективны и вызывают большие ограничения.Напрасно искать прайс-листы японского производителя электромобилей. Но есть Toyota Mirai, которая должна стать и фактически уже является еще одной вехой в автомобильной промышленности. Как раньше были гибриды. По словам Toyota, именно Mirai открывает новое измерение в автомобильной промышленности.

Toyota Mirai

Auto имеет даже второе поколение. Он высадился, вырос и, что интересно, регулярно продавался в сети Toyota в Польше. Цена? Зависит от версии оборудования. Более дешевый Prestige стоит 299 900 злотых, Executive дороже и требует 15 000 злотых.доплаты.

Как в обычном гибриде

Комплектация

Prestige в стандартной комплектации оснащена системой очистки воздуха, двухзонным автоматическим кондиционером, смарт-ключом, би-светодиодными фарами головного света, светодиодными дневными ходовыми огнями и 19-дюймовыми легкосплавными дисками с шинами 235/55 R19.

Также на борту есть подогрев передних сидений, мультимедийная система с цветным сенсорным экраном 12,3”, аудиосистема JBL с 14 динамиками и интерфейсом Android Auto и Apple CarPlay, навигация на польском языке с 3-летним обновлением карт.

Тойота Мирай

В стандартную комплектацию

также входит пакет систем активной безопасности Toyota Safety Sense, в том числе адаптивный круиз-контроль, система раннего предупреждения о пешеходах и велосипедистах, система предупреждения о выходе из полосы движения, помощник по обслуживанию полосы движения, распознавание дорожных знаков и автоматический дальний свет.Кроме того, автомобиль в стандартной комплектации получил систему определения усталости водителя, систему автоматического оповещения о чрезвычайных ситуациях и систему поддержки подъема и спуска с холма.

Пакет на 35 тысяч.

Представительская версия Toyota Mirai дополнена системой камер кругового обзора, зарядным устройством для беспроводной связи на центральной консоли, обивкой из искусственной кожи, подогревом рулевого колеса и крайних сидений во втором ряду и системой контроля слепых зон в зеркалах, система обнаружения препятствий для предотвращения столкновений при маневрах, системы Rear Cross Traffic Alert и Adaptive High Beam System.

Как бы кому не хватило, версию Executive можно обогатить пакетом VIP Black или VIP White за мелочь в 35 тысяч. злотый. Оба пакета включают 20-дюймовые легкосплавные диски с шинами 245/45 R20, трехзонный автоматический кондиционер, вентиляцию передних сидений, а также память водительского сиденья и рулевой колонки. Водитель также получает такие удобства, как проекционный дисплей HUD, цифровое зеркало заднего вида с цветным дисплеем и систему автоматической парковки. Задние пассажиры могут пользоваться центральной консолью и панелью управления мультимедиа в подлокотнике второго ряда сидений.Панорамный люк с электроприводом шторки увеличивает удовольствие от поездки. Все как в обычном тойотовском гибриде.

Тойота Мирай 2

А на чем стоит Toyota Mirai? Как и в случае с автомобилем первого поколения, Mirai представляет собой не что иное, как электромобиль, работающий на электричестве, которое, впрочем, постоянно вырабатывается само собой. Именно от топливных элементов, которые нужно заправлять жидким водородом, заправляемым на станции. Пока таких в Польше нет. Точнее, они есть, но не для коммерческого использования.Коммерческие объекты еще предстоит построить. В их строительстве заинтересованы крупнейшие польские производители топлива, но, несмотря на объявления станций, станций до сих пор нет. Ближайший из действующих пока находится в Берлине.

водородные заправочные станции

Это не помешало Зигмунту Солорзу, бизнесмену, инвестирующему в энергетический рынок, приобрести парк из 40 автомобилей Toyota Mirai. Зачем, если негде заправиться? Как заявил поляк Илон Маск, он сам построит станции. Первый в районе Конин и в первой половине этого года.Именно там работает принадлежащий Солорзу энергетический концерн ZE PAK (Zespół Elektrowni Pątnów Adamów Konin), который планирует создать мощную фотоэлектрическую электростанцию. Вторую водородную станцию ​​планируется запустить чуть позже, к сентябрю, но она будет располагаться в Варшаве.

Электропривод

Как насчет привода Miraia? Под водородным капотом Toyota работают электродвигатели мощностью 182 л.с. и крутящим моментом 300 Нм. Установка потребляет электроэнергию, которая вырабатывается в результате реакции водорода и кислорода.Единственным побочным продуктом этого процесса является вода. Чистая вода, которую можно даже пить.

Toyota Mirai

дешевле дизелей?

А теперь самое главное. Mirai потребляет в среднем 1 кг водорода на 100 км (производитель заявляет 0,84 кг/100 км). На вокзале в Берлине его цена 40 злотых за килограмм. Как нетрудно подсчитать, проехать сто километров на водородном автомобиле стоит около 40 злотых. Как это относится к электромобилям или старым добрым автомобилям внутреннего сгорания?

Toyota Mirai

За 7 литров дизельного топлива, которое нам понадобится для проезда 100 км, мы заплатим 35 злотых.За 15 кВт электроэнергии в домашней сети, необходимой нашему электрику, всего 9 злотых, а на станции быстрой зарядки те же 15 кВт стоят около 35 злотых.

Нет больше углерода

Может быть, стоимость и не радует, учитывая высокую, даже выше, чем у электромобилей, стоимость покупки, но важно то, что заправки водородом хватает на то же время, что и обычная заправка. На самом деле, это будет продолжаться до тех пор, пока строятся станции.

Однако в водородном автомобиле важно другое.Для производства электроэнергии нам не нужна угольная электростанция или даже электростанция на возобновляемых источниках энергии. Электроэнергию мы вырабатываем сами, из водорода, который в свою очередь можно производить из чего угодно, даже из мусора.

Toyota Mirai

Мы избавляемся от двух самых противоречивых элементов, которые отпугивают электромобили: аккумуляторы, которые сами по себе вредны для окружающей среды и с которыми вы в принципе не знаете, что делать дальше, и сомнительный источник энергии, например, угольная энергетика. растения.

Батарейкам говорим нет

Если Mirai — электромобиль, то где тяжелые аккумуляторы? В этом основное отличие автомобиля на аккумуляторе от автомобиля на водороде. Их просто нет в водородной машине. Вместо них Toyota установила три водородных бака весом по 100 кг. Они могут удерживать запас водорода на расстоянии 500 км. А кислород Мирай поступает из воздуха.

.

Водород Hyundai ix35. Первый водородный автомобиль мирового масштаба

Hyundai начала производить водородный ix35 в 2013 году. Это первый крупносерийный водородный автомобиль.

  • Водородный топливный элемент Hyundai ix35 сошёл с конвейера в 2013 году
  • Топливный элемент Hyundai ix35 — третье поколение водородных автомобилей, предлагаемых Hyundai

    Водород Hyundai ix35 начал производиться на Ульсане в 2013 году .Таким образом, корейский Hyundai начался как первый крупносерийный автомобиль с водородным двигателем. Первый полностью укомплектованный автомобиль сошел с конвейера 26 февраля 2013 года. Hyundai в 2013 году указала, что к 2015 году планирует произвести 1000 единиц водородного ix35, . Машины должны были быть направлены в основном в государственный сектор и автопарки.

    Компания Hyundai уже подписала контракты на поставку топливных элементов ix35 для муниципальных парков в Копенгагене, Дания, и Сконе, Швеция.

    В 2013 году в Брюсселе Hyundai ix35 Fuel получил награду Accolade Futurauto.

    Hyundai ix35 Hydrogens — следующее поколение Hyundai на водороде

    Работает на топливных элементах Hyundai ix35 — электромобиль третьего поколения Hyundai . Ранее концерн представил модель Santa Fe FCEV (в 2000 году). В 2005 году Hyundai представила Tucson FCEV с двигателем мощностью 80 кВт (109 л.с.).

    Третье поколение водородного семейства Hyundai — ix35.

    Водород Hyundai ix35 - характеристики, производительность

    Водород Hyundai ix35 прибавил 15 процентов. когда дело доходит до эффективности по сравнению со своим предшественником . Выпущенный в 2013 году автомобиль оснащался электродвигателем мощностью 90 015 100 кВт (136 л.с.), что позволяло ему развивать максимальную скорость 160 км/ч. Два водородных бака общей емкостью 5,64 кг позволяли проехать до 594 км на одной зарядке.Интересно, что автомобиль также тестировался при температуре -20 градусов по Цельсию . Энергия хранится в литий-ионной полимерной батарее мощностью 24 кВт, разработанной совместно с LG Chemical.

    Водород Hyundai ix35 Fuel Cell — первый автомобильный источник водорода для массового производства: Hyundai

    Водород Hyundai ix35 — как работают топливные элементы?

    Топливные элементы путем преобразования химической энергии водорода в электромеханическую энергию . Процесс создания электрического тока происходит в три этапа:

    • водород течет по аноду, вызывая его расщепление на ионы водорода (протоны) и электроны.
    • в катоде электроны и протоны реагируют с кислородом (из воздуха) с образованием воды, которая вытекает как единственный отработанный продукт.

    Hyundai ix 35 — рекорд вождения на водороде

    В 2014 году Hyundai объявила о рекорде пути, пройденного водородным автомобилем. Команда независимой норвежской организации Eco-Pioneers — Мариус Борнштайн и Арнт Г. Хартвиг ​​— преодолела расстояние в 700 км на ix35 Fuel Cell. Машина ехала из Осло через Мальмё, Гетеборг и Копенгаген.Дорога заняла 10 часов, при средней скорости 76 км/ч, в городском потоке и по трассе.

    См. также

    .Произведено 90 000 польских автомобилей с водородным двигателем. Это дальнемагистральный внедорожник .

    Использование водорода на транспорте все еще незначительно.Первый пассажирский поезд, работающий на этом топливе, уже поступил в продажу. Есть и легковые автомобили, разработанные крупнейшими концернами, хотя их продажи пока не превышают нескольких тысяч единиц. Тем не менее, водород известен как будущее транспорта и автомобилестроения.

    - Рынок должен придумать что-то новое, чтобы заинтересовать покупателя.У нас много автомобильных компаний, каждая из которых предлагает одно и то же. Вот и возникает вопрос, что нового мы можем дать от себя. У нас есть пример Изеры , которая представила свою машину меньше года назад, а построить ее будут через четыре года. Вопрос в том, будет ли этот автомобиль действительно инновационным, или он уйдет в прошлое, — сказал Михал Енджеевский, основатель Ampere Life. - Автомобильный рынок столкнулся с гонкой инноваций. Мы предпочитаем смотреть на три-четыре шага вперед, хотя сейчас, когда у нас есть аккумуляторные автомобили, может показаться абстрактным говорить о водородном автомобиле.

    Водород как топливо на транспорте

    Согласно отчету Эсперис ("Игра за водород.Кто будет доминировать на мировом рынке водорода?»), Мировой рынок водорода находится только на ранних стадиях развития, а мировое производство составляет около 74 миллионов тонн в год. Однако на зеленый, зеленый водород в настоящее время приходится лишь около 5% этого производства, и его производство пока дороже, чем получение его из угля.Использование водорода на транспорте или в энергетике тоже маргинально, хотя - по планам Еврокомиссии, опубликовавшей в июле прошлого года новую водородную стратегию год - это скоро изменится.Документ ЕС призван стимулировать развитие этого рынка в ЕС и оказать финансовую поддержку развитию водородных технологий. Подобные планы есть и у польского правительства : одной из целей «Польской водородной стратегии до 2030 года с перспективой до 2040 года» является установка к 2030 году электролизеров мощностью 2 ГВт, которые будут производить почти 200 тыс. тонн зеленого водорода в год.

    Транспорт — одна из отраслей, в которой в будущем водород может найти массовое применение как более экологичная альтернатива.Alstom спроектировала и построила первый в мире водородный пассажирский поезд, заказ на который уже заказали, в частности, Германия, Австрия, а также Франция и Италия. Автомобиль, частично также произведенный в Польше, полностью безэмиссионный и оснащен топливными элементами, которые преобразуют водород в электричество.

    Водородный автомобиль — теория заговора?

    Крупнейшие производители автомобилей (в т.ч.в Toyota и Hyundai), в свою очередь, конкурируют в производстве автомобилей с водородным двигателем. Хотя их общий объем продаж на мировом рынке не превышает нескольких тысяч единиц, это топливо называют будущим отрасли.

    - Есть много теорий заговора о водороде. Например, Илон Маск не согласен с тем, что за водородным автомобилем будущее, но, на наш взгляд, он проще в производстве, экологичнее, дешевле, и — с развитием альтернативных видов топлива — будет иметь больший запас хода, чем . автомобиль, работающий от аккумуляторов , которые через некоторое время придется утилизировать. Хотя разрабатываются новые, более экологичные решения, однажды он все равно станет избыточным материалом, его энергетическая ценность будет снижаться по мере его использования.С другой стороны, водородный баллон можно заправлять без остановок, пояснил основатель Ampere Life. - Кроме того, когда будет разработано альтернативное топливо, такое как метан, которое может обеспечить гораздо большую дальность полета, чем один только водород, наш автомобиль будет адаптирован к такому изменению.

    Польский водородный автомобиль — внедорожник — прототип в 2022 году

    Польская компания Ampere Life входит в число компаний, разрабатывающих проект автомобиля на водородном топливе.По словам его основателя, прототип должен быть готов в следующем году. Однако запуск серийного производства - дело еще 4-5 лет.

    - Мы находимся на стадии проектирования первого вида, как будет выглядеть наша машина.Это будет довольно большой внедорожник . У нас также есть план всей системы, как она будет работать, т.е. где будут располагаться баки и двигатель - рассчитано Михал Енджеевский. - Мы сразу же разработали всю методику заправки для этого автомобиля. Сегодня мы заправляем автомобили водородом методом давления, мы разработали автоматизированный метод. Пользователю вообще не придется выходить из этого автомобиля, а благодаря нашему решению энергоэффективность водорода увеличится до 10 процентов. Это означает, что у нас будет больший запас хода, чем у нынешних водородных автомобилей, — заявил он.

    Он подчеркнул, что такой автомобиль в итоге может стать мини-генератором электроэнергии, который может использовать пользователь, например, на дачном участке.

    - Водород имеет множество применений, потому что его можно использовать для производства бытовой энергии. Мы хотели бы, чтобы мы просто делились этой энергией. Моя мечта — создать жилой комплекс, который сам вырабатывает энергию, а все соседи делят ее между собой , — сказал Енджеевский.

    Основатель Ampere Life рассказал о своих идеях в автомобильном и энергетическом сегментах во время собрания по четвергам, еженедельного сетевого мероприятия для варшавского сообщества новаторов.Каждую неделю по четвергам предприниматели, стартапы, инвесторы, ученые, студенты, представители корпораций и неправительственных организаций встречаются на открытых и бесплатных мероприятиях в Варсо на Хмельной 73. Встречи организует Фонд Venture Cafe Warsaw совместно с партнерами .

    Toyota Mirai - топливные элементы преобразуют водород в электричество / дневник.пл Hyundai NEXO — топливные элементы преобразуют водород в электричество / Хендай / УЛИСОННТАГ .

    Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf