logo1

logoT

 

Водородный автомобиль принцип работы


как работают водородные автомобили и когда они появятся на дорогах / Хабр

В Испании, где я сейчас живу, довольно много электромобилей — встречаю их практически каждый день, как на дорогах, так и на станциях для зарядки. И каждый год электрокаров становится все больше (не только в Испании, конечно). Но есть и альтернатива — автомобили на водородном топливе, которые тоже не загрязняют природу, поскольку их выхлоп — вода. Тема сегодняшней справочной — водородные машины, принцип их работы и перспективы.

Когда появились первые автомобили на водороде?

Изобрел двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, Франсуа Исаак де Ривас (François Isaac de Rivaz) в 1806 году. Водород он получал с помощью электролиза воды. Поршневой двигатель, который создал изобретатель, называют машиной де Риваса (De Rivaz engine).

Зажигание было искровым, двигатель имел шатунно-поршневую систему работы. Ну а цилиндр приводился в движение детонацией смеси водорода и кислорода электрической искрой — ее приходилось генерировать вручную в момент опускания поршня. Через два года этот же изобретатель построил уже самодвижущееся устройство с водородным двигателем.

Но более-менее широко применять водород для работы автомобильных двигателей стали много лет спустя. В 1941 году в блокадном Ленинграде автомобильные двигатели ГАЗ-АА были модифицированы инженер-лейтенантом Б. И. Шелищем. Движки управляли лебедками аэростатов заграждения (их заправляли водородом, и запасов газа в Ленинграде было много), но это были автомобильные двигатели. Кроме того, были модифицированы и несколько сотен движков в автомобилях.

Начиная с 1980-х сразу в нескольких странах, включая США, Японию, Германию, СССР и Канаду стартовало экспериментальное производство по созданию автомобилей, работающих на водороде, бензин-водородных смесях и смесях водорода с природным газом.

В 1982 году нефтеперерабатывающий завод «Квант» и завод РАФ разработали первый в мире экспериментальный водородный микроавтобус «Квант-РАФ» с комбинированной энергоустановкой на основе водородо-воздушного топливного элемента мощностью 2 кВт и никель-цинковой аккумуляторной батареи емкостью 5 кВт*ч.

На протяжении многих лет такие автомобили разрабатывали в разных странах по большей части в качестве эксперимента. После того, как концепция «зеленого» автомобиля стала популярной, автомобилями на водороде заинтересовались крупные корпорации вроде Toyota. Начиная с 2000-х, автомобильные компании стали разрабатывать концепты коммерческих авто.

А где брать водород?

Водород можно получать разными методами:

  • паровая конверсия метана и природного газа;
  • газификация угля;
  • электролиз воды;
  • пиролиз;
  • биотехнологии.

Наиболее экономичным способом производства водорода сейчас считается паровая конверсия. Так называют получение водорода из легких углеводородов (метан, пропан-бутановая фракция) с использованием парового риформинга. Риформингом называют процесс каталитической конверсии углеводородов в присутствии водяного пара. Водяной пар смешивается с метаном при высокой температуре (700–1000 Сº) и большом давлении с использованием катализатора.

При паровой конверсии водород получать дешевле, чем используя любые другие методы, включая электролиз.

Наиболее безвредный способ производства водорода — электролиз — получение водорода из воды с использованием электрического тока. Чистота выхода водорода близка к 100%. Если не считать загрязнение для получения электричества, такие установки почти безвредны для окружающей среды, поскольку в процессе работы выделяются только водород и кислород.

Еще один безопасный для окружающей среды способ получения водорода — реактор с биомассой.


Источник

Производить водород можно и на крупной фабрике, и на относительно небольшом предприятии. Чем масштабнее производство — тем ниже себестоимость газа. Но зато в первом случае увеличиваются расходы на доставку водорода к местам заправки машин.

Как работает топливная система и какие есть варианты?

Лучше всего рассмотреть принцип работы такой системы на примере серийных водородных авто Toyota Mirai. Основа — топливный элемент, электрохимическая система, преобразующая частицы водорода и кислорода в воду. Внутри такого элемента — протонпроводящая полимерная мембрана, которая разделяет анод и катод. Обычно это угольные пластины с нанесенным катализатором.

На катализаторе анода молекулярный водород теряет электроны, катионы проводятся через мембрану к катоду, а электроны отдаются во внешнюю цепь. На катализаторе катода молекулы кислорода соединяются с электроном и протоном, образуя воду. Пар или жидкость — это единственный продукт реакции.

Преимущество топливных ячеек на основе протонообменных мембран — высокая удельная мощность и относительно низкая рабочая температура. Они быстро греются и почти сразу после старта начинают производить энергию.

В Mirai используются топливные элементы с высокой удельной мощностью на единицу объема (3,2 кВт/л), максимальная их мощность 124 кВт. Произведенный топливным элементом постоянный ток преобразуется в переменный с одновременным повышением напряжения до 650 В. Электричество поступает в литий-ионный аккумулятор. Для движения машина расходует запасенную в нем энергию.

Водород в топливный элемент Mirai поступает из баллонов высокого давления (около 700 атм). Блок управления в автомобиле контролирует режим работы топливного элемента и зарядку/разрядку аккумулятора.

По данным Toyota на 100 км пути Mirai требуется до 750 граммов водорода. Владельцы Mirai говорят о примерно килограмме водорода на 100 км пути.

Такие автомобили опасны? Почему?

Поскольку водород — горючий газ, то транспортировать и хранить его нужно осторожно. Нужны высокочувствительные газоанализаторы, которые смогут дать сигнал в случае утечки. Правда, водород очень летучий газ (ведь это самый легкий химический элемент) и при попадании в атмосферу водород быстро поднимается вверх.

Сгорает он очень быстро. Дирижабль «Гинденбург» горел всего 32 секунды. Благодаря скоротечности пожара погибли далеко не все пассажиры, выжили 62 человека из 97, находившихся в гондоле дирижабля.

Тем не менее, если автомобилей на водороде станет много, то потребуются новые меры безопасности движения на дорогах. Машины с ДВС тоже опасны — в случае аварии и пробоя бака бензин или дизельное топливо вытекают на дорогу и могут воспламениться. Если будет пробит бак с водородом, газ очень быстро улетучится. Но если близко будет источник открытого огня или искр, водород может загореться.

В Mirai и других моделях водородных авто используются очень прочные баки для водорода. Toyota сделала свои баки пуленепробиваемыми, их стенки из сверхпрочного волокна выдерживают выстрелы из крупнокалиберного оружия. Для тестов компания наняла снайперов и пробить бак смогла только пуля калибром .50 после двойного попадания в одно и тоже место.

Если соблюдать меры безопасности, водородные автомобили не опаснее машин с ДВС.

Какой срок службы у топливных ячеек?

Пока что такая информация есть лишь для Mirai. Toyota заявляет, что одна ячейка гарантированно будет работать на протяжении 250 000 км. Затем, если работа ячейки ухудшается, ее можно заменить в сервисном центре.

Какие компании уже выпускают или собираются выпускать автомобили на водороде?

Водородные машины разрабатывают Honda, Toyota, Mercedes-Benz и Hyundai — у этих компаний уже есть готовые транспортные средства. Другие показывают пока лишь концепты (впрочем, рабочие) или просто красиво отрендеренные картинки. К числу первых можно отнести Audi и Ford, к числу вторых — BMW (справедливости ради нужно сказать, что в 2007 году BMW выпустила партию из 100 экспериментальных «водородных» моделей, которые так и остались экспериментом) и Lexus.

В серию запущены пока лишь Toyota Mirai и Honda Clarity. Их можно приобрести в США и Европе.

Сколько это стоит?

В настоящий момент водородные автомобили немного дороже обычных в плане эксплуатации. Так, при поездке в Европе протяженностью 480 км затраты на горючее для владельца обычной машины составят примерно $45, а вот владелец Mirai заплатит около $57. И это при том, что правительство некоторых стран субсидирует производство водорода для машин. Стоимость 1 кг водорода составляет в среднем $11.45.

Чем водородные авто лучше электромобилей?

Собственно, вопрос не совсем корректный. Дело в том, что и автомобиль на водороде, с топливной ячейкой, и «чистый» электрокар — это электромобили. Просто в одном случае машину заправляют водородом, во втором — электричеством.

Если сравнивать стоимость большинства электромобилей и Toyota Mirai, то они сравнимы, это несколько десятков тысяч долларов США. Стоимость Hyundai ix35 Fuel Cell составляет около $53 тыс., Toyota Mirai — $57 тыс., Honda Clarity — $59 тыс. Стоимость электрокаров Tesla начинается с $45 тыс. (базовая комплектация с прайсом в $35 тыс. пока доступна лишь для предзаказа). Электромобили от BMW стоят около $50 тыс.

Водородные автомобили быстро заправляются — на это уходит всего 3–5 минут, в отличие от электромобилей, где нужно от получаса до нескольких часов для подзарядки.

Основное достоинство водородного транспорта в том, что топливные ячейки служат много лет и практически не нуждаются в обслуживании. Если взять «чистый» электромобиль с его огромной батареей, то ее срок службы всего 1–1,5 тыс. циклов, то есть 3-5 лет. Причем водородный автомобиль без проблем будет работать на морозе (заводиться в том числе), а вот аккумулятор электромобиля потеряет заряд.

Какие перспективы у водородных машин и когда их можно будет увидеть на дорогах?

Водородные автомобили уже колесят по дорогам Европы и США (возможно, единичные экземпляры есть и в других регионах). Но их немного — несколько тысяч, что нельзя назвать массовым внедрением.

Проблема, которая сейчас мешает распространению водородных транспортных средств — отсутствие инфраструктуры (всего несколько лет назад аналогичная проблема была актуальной и для электромобилей). Нужны специализированные фабрики по производству водорода, транспортные системы для водорода и заправки.


Водородные АЗС в 2019 году(источник)

Кроме того, водород получается довольно дорогим, так что если электромобили покупают, в частности, для экономии на топливе, то в случае водородной машины — это не вариант. При массовом появлении фабрик по производству водорода для машин, а также сервисной инфраструктуры можно ожидать выхода гораздо большего числа транспортных средств на водороде на дороги общего пользования.

Но нет гарантии, что это вообще случится ли это или нет — пока неясно. Автопроизводители вроде Toyota активно продвигают свои машины и преимущества водорода в транспортной сфере. Но конкуренция слишком велика, как среди обычных машин с ДВС, так и среди электромобилей.

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.

Двигатель внутреннего сгорания на водороде: устройство и принцип работы

Как известно, поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет как плюсы, так и целый ряд определенных недостатков. Прежде всего, глобальной проблемой является токсичный выхлоп бензиновых и дизельных ДВС, а также постоянная потребность в нефтяном топливе. Не сильно меняется ситуация и после перевода автомобиля на газ, так как установка ГБО также не решает всех задач.

С учетом данных особенностей постоянно ведутся разработки альтернативных вариантов. Сегодня реальным конкурентом ДВС является электродвигатель. При этом относительно небольшой запас хода, высокая стоимость аккумуляторных батарей и всего электрокара (электромобиля) в целом, а также отсутствие развитой инфраструктуры по ремонту и обслуживанию таких машин закономерно тормозит их популяризацию.

По этой причине автопроизводители постоянно работают над тем, чтобы получить «безвредный» для окружающей среды и относительно дешевый в производстве силовой агрегат, который при этом не будет нуждаться в дорогом топливе.

Среди подобных двигателей следует отдельно выделить водородный ДВС, который вполне может заменить существующий на сегодня дизельный или бензиновый мотор, причем в обозримой перспективе. Давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель, какую конструкцию имеет подобный мотор и в чем заключаются его особенности.

Содержание статьи

История создания водородного двигателя

Начнем с того, что идеи построить водородный мотор появились еще в 1806 г. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды методом электролиза. Как видно, двигатель на водороде «родился» задолго до того, как был поднят ряд вопросов касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях банального использования водорода в качестве топлива. Спустя несколько десятков лет (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, который успешно работал на смеси воздуха и водорода.

Во времена Второй мировой войны, когда возникли сложности с поставками нефтяного топлива, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил основы российской водородной энергетики. Он также предложил использовать смесь водорода и воздуха в качестве горючего  для ДВС, после чего его идеи быстро нашли практическое применение. В результате появилось около полутысячи двигателей, работавших на водороде.

Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире. Затем об этом двигателе вспомнили только тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В результате компания BMW в 1979 г. построила автомобиль, двигатель которого использовал водород в качестве основного топлива. Агрегат работал относительно стабильно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Другие автопроизводители также начали работы в этой области, в результате чего к концу XX века появилось не только много прототипов, но и вполне успешно действующих образцов двигателей на водородном топливе (бензиновый и дизельный двигатель на водороде).

Однако после того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже по причине серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете быстро сокращаются и на нефтепродукты закономерно растут цены.

Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород является вполне доступной альтернативой. На сегодняшний день над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, корпорация Ford и т.д.

Работа двигателя на водороде: особенности водородного ДВС

Начнем с того, что двигатель внутреннего сгорания на водороде по своей конструкции не сильно отличается от обычного ДВС. Все те же цилиндры и поршни, камера сгорания и сложный кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратно поступательного движения в полезную работу.

Единственное, в цилиндрах сгорает не бензин, газ или солярка, а смесь воздуха и водорода. Также нужно учитывать и то, что способ подачи водородного топлива, смесеобразование и воспламенение также несколько другой по сравнению с аналогичными процессами в традиционных аналогах.

Прежде всего, горение водорода по сравнению с нефтяным топливом отличается тем, что водород сгорает намного быстрее. В обычном двигателе смесь бензина или солярки с воздухом заполняет камеру сгорания тогда, когда поршень почти поднялся в ВМТ (верхняя мертвая точка), затем топливо какое-то время горит и уже после этого газы давят на поршень.

На водороде реакция протекает быстрее, что позволяет сдвинуть наполнение цилиндра на момент, когда поршень уже начинает движение в НМТ (нижняя мертвая точка). Также после того, как протекает реакция, результатом становится обычная вода вместо токсичных выхлопных газов. Как видно, на первый взгляд стандартный двигатель относительно легко подстроить под водородное топливо путем доработок впуска, выпуска и системы питания, однако это не так.

Первая проблема заключается в том, как получать необходимый водород. Как известно, водород находится в составе воды и является распространенным элементом, однако в чистом виде практически не встречается. По этой причине для максимальной автономности на транспортное средство нужно отдельно ставить водородные установки, чтобы «расщеплять» воду, позволяя мотору питаться необходимым топливом.

Идея кажется привлекательной. Более того, можно даже обойтись без наружного воздуха на впуске и создать закрытую топливную систему. Другими словами, после каждого раза, когда в камере сгорит заряд, в цилиндре будет оставаться водяной пар. Если этот пар пропустить через радиатор, произойдет конденсация, то есть снова образуется вода, из которой можно повторно получить водород.

Однако чтобы этого добиться, на автомобиле должна стоять установка для электролиза (электролизер), которая и будет отделять водород от воды, чтобы затем получить нужную реакцию с кислородом в камере сгорания. На практике установка получается сложной и дорогой, а создать такую закрытую систему довольно сложно.

Дело в том, что любой двигатель внутреннего сгорания независимо от типа топлива все равно нуждается в системе смазки, чтобы защитить нагруженные узлы и трущиеся пары. Если просто, без моторного масла никак не обойтись. При этом масло частично попадает в камеру сгорания и затем в выхлоп. Это значит, что полностью изолировать топливную систему на водороде (не использовать наружный воздух) практически нереализуемая задача.

По этой причине современные водородные двигатели внутреннего сгорания больше напоминают газовые двигатели, то есть агрегаты на газе пропане. Чтобы использовать водород вместо пропана, достаточно изменить настройки такого ДВС. Правда, КПД на водороде несколько снижается. Однако и водорода нужно меньше, чтобы получить необходимую отдачу от мотора. При этом никаких установок для автономного получения водорода не предполагается.

Что касается попытки подать водород в обычный бензиновый или дизельный двигатель, автоматически возникают риски и сложности. Прежде всего, высокие температуры и степень сжатия могут привести к тому, что водород будет вступать в реакцию с нагретыми элементами ДВС и моторным маслом.

Также даже небольшая утечка водорода может стать причиной того, что топливо попадет на разогретый выпускной коллектор, после чего может произойти взрыв или пожар. Чтобы этого не случилось, для работы на водороде чаще задействуют  роторные двигатели. Такой тип ДВС больше подходит для этой задачи, так как их конструкция предполагает увеличенное расстояние между впускным и выпускным коллектором.

Так или иначе, даже с учетом всех сложностей, ряд проблем удается обойти не только на роторных, но даже и на поршневых моторах, что позволяет водороду считаться достаточно перспективной альтернативой бензину, газу или солярке. Например, экспериментальная версия модели BMW 750hL, которую представили в 2000 году, имеет водородный двигатель на 12 цилиндров. Агрегат успешно работает на таком горючем и способен разогнать автомобиль до скорости около 140 км/час.

Правда, никаких отдельных установок для получения водорода из воды  на машине не имеется. Вместо этого стоит особый бак, который просто заправлен водородом. Запас хода  на полном баке водорода составляет около 300  км. После того, как водород закончится, двигатель в автоматическом режиме начинает работать на бензине.

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.

В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной).  Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода.  В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них. В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Такая реакция образует воду,  при этом электроны из камеры с анодом поступают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, образуется электричество, которое заставляет двигатель работать от такого водородного топливного элемента.

Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. Основным минусом является высокая стоимость топливных элементов по причине использования платины, палладия и других дорогих металлов. В результате конечная стоимость транспорта с таким двигателем сильно возрастает.

Водородный двигатель: дальнейшие перспективы

Сегодня над созданием экологичных двигателей трудятся многие компании. Некоторые идут по пути создания двигателей-гибридов, другие делают ставку на электромобили и т.д. Что касается водородных установок, в плане экологии и производительности данный вариант также может в ближайшее время составить конкуренцию ДВС на бензине, газе или дизтопливе.

Водородные двигатели показали себя несколько лучше, чем самые продвинутые электрокары. Например, японская модель Honda Clarity. Единственное, остался такой недостаток, как способы  и возможности заправки. Дело в том, что инфраструктура водородных заправочных станций не особенно развита, причем в мировом масштабе.

Также не особенно большим является и сам выбор водородных  легковых авто. Кроме Honda Clarity можно разве что упомянуть Mazda RX8 Hydrogen, а также BMW Hydrogen 7. Фактически это автомобили-гибриды, которые работают на жидком водороде и бензине. Еще можно добавить в список Mercedes GLC F-Cell. Эта модель имеет возможность подзарядки от бытовой сети электропитания и позволяет пройти до 500 км. на одном заряде.

Дополнительно стоит отметить модель Toyota Mirai. Автомобиль работает только на водороде, одного бака хватает на 600 км. Водородные двигатели еще встречаются на отечественной модели «Нива», а также устанавливаются корейцами на специальную версию внедорожника Hyundai Tucson.

Как видно, с двигателем на водороде активно экспериментируют многие производители, однако такое решение все равно имеет много недостатков. При этом некоторые минусы сильно мешают массовой популяризации.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель GDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, принципах работы, а также преимуществах и недостатках моторов данного типа.

Прежде всего, это безопасность и сложность транспортировки такого топлива. Важно понимать, что водород  весьма горюч и взрывоопасен даже при относительно невысоких температурах. По этой причине его сложно хранить и перевозить. Получается, необходимо строить особые водородные резервуары для  авто с данным типом двигателя. Как результат, на практике водородных заправок очень мало.

К этому также можно добавить определенную сложность и высокие расходы на ремонт и обслуживание водородного агрегата, а также необходимость в подготовке и обучении большого количества высококвалифицированного персонала. Если же говорить о самом авто на водороде и его эксплуатационных характеристиках, наличие водородной установки делает машину более тяжелой, закономерно ухудшается управляемость.

Подведем итоги

Как видно, сегодня водородные автомобили и двигатель на воде можно считать вполне реальной альтернативой не только привычным ДВС, которые используют нефтяное топливо, но и электрокарам.

Прежде всего, такие установки менее токсичны, при этом они не нуждаются в дорогостоящем топливе на основе нефти. Также автомобили с водородным двигателем имеют приемлемый запас хода. В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Что касается недостатков и сложностей, машина с водородным двигателем сегодня имеет высокую стоимость, а также могут возникать проблемы с заправкой топливом по причине недостаточного количества заправочных станций. Не стоит забывать и о том, что также не просто найти специалистов, которые способны качественно и профессионально обслужить водородную силовую установку. При этом обслуживание будет достаточно затратным.

Напоследок отметим, что активное строительство трубопроводов для перекачки газа метана обещает в дальнейшей перспективе возможность перекачки по этим же трубопроводам и водорода. Это значит, что в случае роста общего числа авто с водородными двигателями, также высока вероятность быстрого увеличения количества специализированных заправочных станций.

Читайте также

опасно или выгодно?, утилизация автомобилей и машин, #утилизация

С поисками все новых альтернативных источников топлива человечество логично пришло к использованию водорода в двигателях внутреннего сгорания. Самыми известными моделями на водородном топливе, выпускаемыми в наши дни, являются:

  • Honda FCX Clarity;
  • Mercedes-Benz F-Cell;
  • Toyota Mirai;
  • BMW 7 Hydrogen;
  • Mazda RX-8 Hydrogen.

Казалось бы, это решение может распространиться смело и на другие концерны, решив проблему нефтяного кризиса. Однако водород – во-первых, не единственная, а во-вторых, не самая безопасная альтернатива. Недаром электромобили вроде Tesla сейчас выигрывают партию.

Знаете ли вы? Что первый ДВС на водородном топливе изобрел француз де Риваз в 1806 году. А в период Ленинградской блокады, когда не было бензина, гениальные конструкторы переделали двигатели более, чем 500 транспортных средств под водород, и те работали без отказа до конца блокады.

Плюсы водородного топлива

Согласно исследованиям, водород понижает номинальную мощность мотора почти на 80%, однако если исправить под него систему зажигания, водород, наоборот, повысит ее мощность на 18%. И в этом плюс: изменения, которые вносятся в конструкцию автомобиля, небольшие и недорого стоящие.

Второе преимущество – неоспоримая экологическая чистота топлива. Когда Toyota презентовала свой последний «водородный» автомобиль, один из журналистов демонстративно сделал несколько глотков выхлопов, которые после водорода выходят жидкими. Следовательно, планете подобные автомобили вредят гораздо меньше.

Наконец, доступность водорода говорит в его пользу: это топливо можно получать даже из компоста, канализационных вод, биомусора. То есть, не нужно платить нефтяникам.

Есть ли минусы?

Опасность довольно большая состоит в том, что водород – один из самых легких газов, который в чистом виде без удержания просто улетит в верхние слои атмосферы. Поэтому его связывают в виде воды или метана, и уже внутри двигателя высвобождают. Этот процесс делает более дорогой технологию, да и стоимость сжиженного водорода, которая колеблется от 2 до 8 евро.

Пока что ни у нас, ни в Европе нет достаточного количества водородных заправок. Во многом это обусловлено низкой рентабельностью. А также тем, что стоит чистому водороду просочиться сквозь любую щель, он превращается в гремучий легко взрываемый газ. Для его воспламенения достаточно в 10 раз меньше энергии, чем для воспламенения бензина. Горит водород неярко, его сложно сразу заметить, но задохнуться ядовитыми газами очень просто. Так вывод – пока что водородные ДВС слишком дороги и для кошелька, и для здоровья человека.

Водородный двигатель для автомобиля, как избавиться от нефтяной зависимости


Запасы нефти подходят к концу, что вынуждает человечество искать альтернативные источники энергии, способные заменить «черное золото». Одним из решений является применение водородного двигателя, отличающегося меньшей токсичностью и большим КПД. Главное то, что запас сырья для производства горючего почти неограничен.

Когда появился водородный двигатель? В чем особенности его устройства, и каков принцип действия? Где применяется такая технология? Реально ли сделать такой мотор своими руками? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Когда появился водородный двигатель, основные компании, ведущие его разработку

Интерес к применению водорода появился еще в 70-х годах в период острого дефицита топлива. Первым современным разработчиком, который представил двигатель для автомобиля работающий на водороде, стал концерн Toyota. Именно он в 1997 году выставил на всеобщее обозрение внедорожник FCHV, который так и не пошел в серийное производство.

Несмотря на первую неудачу, многие компании продолжают исследования и даже производство таких автомобилей. Наибольших успехов добились концерны Тойота, Хендай и Хонда. Разработки ведут и другие компании — Фольксваген, Дженерал Моторз, БМВ, Ниссан, Форд.

В 2021 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom (ранее GEC-Alsthom) . Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение в конце 2017 года по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).

В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.

Интерес к покупке Coranda iLint уже проявила Норвегия, Дания и другие страны.

Полет на таблетках

Не так давно в этой сфере произошло два знаковых события. Первое — в самом начале февраля 2021 года, когда британская компания Cella Energy совместно с шотландской ассоциацией морских наук SAMS на полигоне в Аргайле провела успешные испытания твердоводородной технологии на беспилотнике-демонстраторе. По плану полет продолжался десять минут, БЛА поднимался на высоту 80 м.

Второе событие имело место в середине февраля 2021 года в Сингапуре, накануне открытия там Air Show 2021. Тогда серийный мини-БЛА Skyblade 360 UAV компании HES Energy Systems осуществил управляемый полет в течение шести часов и суммарно налетал 300 км со скоростью 50−55 км/ч. В обоих случаях разработчики использовали похожие технологии изготовления материала-носителя водорода и получения из него водорода газообразного.

Материал гидрида был изготовлен в виде гранул, которые размещались на печатной монтажной ленте, что делало удобным производить последовательный, от гранулы к грануле, их осторожный нагрев от бортового источника тепла. Гранулы компании Cella из бoрана аммиака имели квадратное сечение со стороной 1 см. Они были помещены в картридж-газогенератор цилиндрической формы, в котором после выделения газообразного водорода поддерживался необходимый уровень рабочего давления — кстати, небольшой. Технология «гранулы в картридже» позволяет масштабировать топливную загрузку в зависимости от конкретного задания, что обеспечивает гибкость в применении беспилотника.

Особенности водорода как топлива для двигателя

В ДВС бензин смешивается с воздухом, после чего подается в цилиндры и сгорает, в результате чего происходит перемещение поршней и движение транспортного средства.

Применение водорода в виде топлива имеет ряд нюансов:

  • После сжигания топливной смеси на выходе образуется только пар.
  • Реакция воспламенения происходит быстрее, чем в случае с дизельным топливом или бензином.
  • Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
  • Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
  • Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
  • Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
  • Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы мотора путем дозирования консистенции.

С учетом перечисленных нюансов применять h3 в чистом виде для двигателя внутреннего сгорания нельзя. Требуется внесение конструктивных изменений в ДВС и установка дополнительного оборудования.

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

  • Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
  • Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
  • Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Как отмечалось выше, конструкция мотора, работающего на h3, почти не отличается от ДВС за исключением некоторых аспектов.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения. Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Безопасность установки

Многие умельцы размещают пластины в пластиковых ёмкостях. Не стоит экономить на этом. Нужен бак из нержавеющего металла. Если его нет, можно использовать конструкцию с пластинами открытого типа. В последнем случае необходимо применять качественный изолятор тока и воды для надёжной работы реактора.

Известно, что температура горения водорода составляет 2800. Это самый взрывоопасный газ в природе. Газ Брауна – не что иное, как «гремучая» смесь водорода. Поэтому водородные генераторы на автомобильном транспорте требуют качественной сборки всех узлов системы и наличия датчиков для слежения за течением процесса.

Датчик температуры рабочей жидкости, давления и амперметр не будут лишними в конструкции установки

Особое внимание стоит уделить гидрозатвору на выходе из реактора. Он жизненно необходим

Если произойдёт воспламенение смеси, такой клапан предотвратит распространение пламени в реактор.

Водородный генератор для отопления жилых и производственных помещений, работающий на тех же принципах, отличается в несколько раз большей производительностью реактора. В таких установках отсутствие гидрозатвора представляет смертельную опасность. Водородные генераторы на автомобилях в целях обеспечения безопасной и надёжной работы системы также рекомендуется оборудовать таким обратным клапаном.

Принцип работы

Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:

  1. Моторы внутреннего сгорания;
  2. Двигатели на водородных элементах.

Водородные моторы внутреннего сгорания

В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.

В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).

В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.

После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.

Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от h3O для последующей реакции с O2.

Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.

Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.

Двигатели на водородных элементах

Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).

В анодную секцию подается h3, а в катодную камеру — O2. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).

Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.

Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.

Где использовались водородные топливные элементы?

Особенность топливных элементов водородного типа —способность производить энергию для электрического мотора. Как результат, система заменяет ДВС или становится источником бортового питания на транспортном средстве.

Впервые топливные элементы были использованы в 1959 году компанией из США.

Если говорить в целом, топливные элементы применяются:

  • НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ. В отличие от КПД стандартного двигателя, они показывают лучшие результаты. На испытании первого автобуса топливные элементы показали КПД в 57%. Сегодня такие устройства тестируются многими производителями автомобилей — Хонда, Форд, Ниссан, Фольксваген и другими.

  • НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ. На современном этапе больше 60% транспорта на ж/д — тепловозы. Сегодня водородные поезда разрабатываются во многих странах — Японии, Дании, США и Германии.
  • НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ. Водородные топливные элементы наиболее востребованы на подводных лодках. Активные работы в этом направлении ведутся в Германии и Испании, а в роли заказчиков выступают другие страны, среди которых Италия, Греция, Израиль.
  • В АВИАЦИИ. Первые самолеты на водородном двигателе появились еще в 80-х годах прошлого века. На современном этапе новый вид топлива применяется для создания беспилотных летательных аппаратов (в том числе вертолетов).

Также водородные топливные элементы нашли применение на вилочных погрузчиках, велосипедах, скутерах, мотоциклах, тракторах, автомобилях для гольфа и другой технике.

Какой срок службы топливных ячеек?

Во всем мире на сегодняшний день такие авто – большая редкость, и их еще нет в серии, сложно сказать, какой ресурс у данного источника энергии. У мастеров еще нет опыта в этом отношении.

Единственное, что можно сказать, по заявлениям представителей Toyota топливный элемент их серийного автомобиля Mirai способен бесперебойно вырабатывать энергию вплоть до 250 тысяч километров. После этого рубежа нужно наблюдать за эффективностью устройства. Если его работа заметно снизилась, топливная ячейка меняется на официальном сервисном центре. Правда, следует ожидать, что за эту процедуру компания возьмет приличную сумму.

Преимущества и недостатки

Чтобы понять особенности и перспективы водородного двигателя в автомобиле, стоит знать его плюсы и минусы. Рассмотрим их подробнее.

Плюсы:

  • ЭКОЛОГИЧНОСТЬ. Внедрение водородного двигателя — возможность забыть о проблеме загрязнения окружающей среды. При глобальном переходе на этот вид топлива удастся снизить парниковый эффект и, возможно, спасти планету. Экологичность новых разработок подтверждена компанией Тойота. Работники концерна доказали, что выхлоп из машины безопасен для здоровья. Более того, выходящую воду можно пить, ведь она дистиллирована и очищена от примесей.
  • ОПЫТ РАЗРАБОТОК. Известно, что водородный двигатель создан давно, поэтому с его применением на автомобилях проблем быть не должно. Если углубится в историю, первое подобие мотора на водороде в начале XIX века удалось создать Франсуа Исаак де Ривазу — конструктору из Франции. Кроме того, в период блокады Ленинграда на новый вид топлива было переведено почти 500 машин.
  • ДОСТУПНОСТЬ. Не менее важный фактор в пользу h3 — отсутствие дефицита. При желании этот вид топлива можно получать даже из сточных вод.
  • ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В РАЗНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ. Существует мнение, что водород используется только в ДВС. Это не так. Новая технология задействована при создании топливного элемента, с помощью которого удается получить электрический ток и запитать электромотор транспортного средства. Преимущества заключаются в безопасности и отсутствии ископаемых элементов, что исключает загрязнение окружающей среды. На современном этапе такая схема считается наиболее безопасной и пользуется наибольшим спросом у разработчиков.

Также к плюсам стоит отнести:

  • Минимальный уровень шума;
  • Улучшение мощности, приемистости и других параметров двигателя;
  • Большой запас хода;
  • Низкий расход горючего;
  • Простота обслуживания;
  • Высокий потенциал применения в виде альтернативного топлива.

Недостатки водородного двигателя:

  • СЛОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ h3 ИЗ ВОДЫ. Как отмечалось, данный газ считается наиболее распространенным элементом на планете, но в чистом виде его почти нет. Этот газ имеет минимальный вес, поэтому он поднимается и удерживается в верхних слоях атмосферы. Атомы h3 быстро связываются с другими элементами, в результате чего образуется вода, метан и другие вещества. Вот почему для применения водорода его необходимо извлечь, а для этого требуются большие объемы энергии. На текущий момент такое производство нерентабельно, что тормозит процесс внедрения водородных двигателей. По приблизительным расчетам цена литра, сжиженного h3 равна от 2 до 8 евро. Итоговые расходы во многом зависят от способа добычи топлива.
  • ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ЗАПРАВОК. Не меньшая проблема — дефицит АЗС, готовых заправлять машины водородным топливом. Проблема заключается в высокой стоимости оборудования для таких автозаправочных станций (если сравнивать с обычной АЗС). Сегодня разработано множество проектов станций для заправок водородом — от крупных до небольших заправок, но из-за дороговизны и отсутствия массового применения водородных двигателей на автомобилях процесс внедрения идеи может растянуться на десятилетия.

  • НЕОБХОДИМА ДОРОГОСТОЯЩАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ДВС. Как отмечалось, водородное топливо теоретически может использоваться для заправки ДВС. Но для применения h3 в качестве основного топлива требуются конструктивные изменения. Если ничего не менять, мощность мотора падает на 20-35%, а ресурс силового узла значительно снижается. Но и это не главный недостаток. Опасность в том, что такой механизм проработает недолго и быстро выйдет из строя. Сгорая, водородная смесь выделяет большее тепло, что приводит к перегреву поршневой и клапанной системы, а мотор работает в режиме повышенных нагрузок. Кроме того, высокие температуры негативно влияют на материалы, из которых сделан силовой узел, и смазывающие вещества. В результате рабочие элементы двигателя быстро износятся. Это значит, что без модернизации ДВС применение h3 невозможно.
  • ДОРОГОВИЗНА МАТЕРИАЛОВ. Главным «камнем преткновения» в вопросе развития водородных технологий является высокая стоимость материалов. В качестве катализатора используется платина, цена которой для рядового автовладельца очень высока. Проще потратить деньги и подарить дорогое кольцо жене, чем отдавать их для установки новой детали. Надежда остается на ученых, которые ищут альтернативы для дорогостоящего катализатора. Проводятся тестирования элементов, способных заменить драгоценный металл.

Кроме уже рассмотренных выше, стоит выделить еще ряд недостатков:

  • Опасность пожара или взрыва.
  • Риски для планеты, ведь увеличение объема водорода может привести к непоправимым последствиям для озонового слоя.
  • Увеличение веса машины из-за применения мощных АКБ и преобразователей.
  • Наличие проблем с хранением водородного топлива — под высоким давлением или в сжиженном виде. Исследователи еще не пришли к единому выводу, какой из вариантов лучше.

Главные плюсы и минусы водородных моторов

Основные достоинства, которыми обладают водородные двигатели:

высокий уровень экологичности, так как продуктом его сгорания выступает водяной пар. При сгорании водорода происходит ещё и выгорание моторного масла, однако количество токсичных выхлопов при этом в несколько раз меньше, чем при сгорании бензинового или «тяжёлого» топлива; высокий КПД, который в разы превосходит таковой в классических силовых установках, функционирующих на дизельном или бензиновом топливе; относительная конструктивная простота, а также отсутствие дорогостоящих и ненадёжных систем топливоподачи, которые к тому же опасны; бесшумность.

Несмотря на ряд существенных преимуществ, водородные моторы имеют достаточное количество недостатков:

  • высокая цена и сложность получения чистого водорода;
  • неразвитая инфраструктура автозаправочных станций, способных осуществить дозаправку водородом;
  • отсутствие международных стандартов транспортировки и применения водородного горючего;
  • высокая цена топливных компонентов и обслуживания водородных двигателей;
  • трудности, связанные с хранением водородного горючего. Учёные до сих пор не пришли к единому знаменателю касательно материала, который необходимо использовать при изготовлении баков для хранения горючего водорода;
  • увеличение общей массы машины за счёт наличия водородного двигателя, который заметно тяжелее ныне распространённых бензиновых и дизельных моторов.

Кроме того, баллоны с водородом необходимо регулярно проверять и сертифицировать, что может быть сделано исключительно квалифицированными специалистами, обладающими соответствующим разрешением и лицензией.

Опасность водородного топлива

В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.

В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения h3 достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.

Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним. Кроме того, чрезмерное количество h3 приводит к появлению удушья.

Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.

Кроме того, сжиженный h3 имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.

Из рассмотренного выше напрашивается вывод, то водородный двигатель опасен, и использовать его крайне рискованно.

На самом деле, газообразный водород имеет небольшой вес и в случае утечки он рассеивается в воздухе. Это значит, что риск его воспламенения минимален.

В случае с удушьем такая ситуация возможна, но только при нахождении в замкнутом помещении. В ином случае утечка водородного топлива опасности для жизни не несет. В оправдание стоит отметить, что выхлопные газы ДВС (а именно угарный газ) также несут смертельный риск.

Чем водородные авто лучше электромобилей?

Если взять водородную установку с топливными элементами, то такой автомобиль будет идентичным электромобилем, какой мы привыкли видеть на дорогах. Разница лишь в том, что электрокар заряжается от сети или от терминала на заправочной станции. Водородный же транспорт сам вырабатывает для себя электричество.

Что касается стоимости таких авто, то они стоят дороже. Например, модели Tesla в базовой комплектации будут стоить от 45 тысяч долларов. Водородные аналоги из Японии можно приобрести за 57 тыс.у.е. Баварцы же свои авто на «зеленом» топливе реализуют по цене от 50 тысяч долл.

Если брать во внимание практичность, то проще заправить машину газом (на это уйдет около пяти минут), чем ждать полчаса (при быстрой зарядке, что не для всех типов батарей позволительно) на стоянке. В этом плюс водородных установок.

Электромобиль против водородного авто |Блог

Чем отличаются электрический и водородный автомобиль? Какую машину лучше выбрать, если Ты планируешь такую покупку в 2021 году

Мы уже рассказывали о завоевывающих в наше время все большую популярность электрических автомашинах – из нашей статьи 5 плюсов электромобилей. Стоит ли покупать? Ты узнаешь о преимуществах электромобилей в сравнении с простыми автомашинами, работающими на ископаемом топливе (бензине или дизельном топливе) или на сжиженном газе. На этот раз мы сравним электрический автомобиль с наиболее близким к нему в отношении принципов работы видом транспорта –водородным автомобилем, который, как и электромобиль, использует для своей работы электричество и не производит вредных выбросов. Однако между этими двумя видами транспорта есть и существенные различия, касающиеся как самих авто, так и вопросов инфраструктуры. Если Тебя интересует вопрос приобретения альтернативного транспорта в Латвии, читай дальше!

Виды и принцип действия

Электрический автомобиль

Существует три вида электрических автомобилей – чисто электрический автомобиль, гибридные авто и гибридные авто «plug-in». Чисто электрический автомобиль оснащен электромотором и литиево-ионным аккумулятором, который можно зарядить на заправочной станции или подключившись к электрической сети. Гибридные авто оснащены простым мотором, который предназначен для работы на бензине или дизельном топлива, аккумулятор гибридного авто заряжается только от работающего топливного мотора и регенерационного торможения. В свою очередь, в гибридных авто типа «plug-in» аккумулятор можно зарядить не только вышеназванными способами, но и от внешнего источника.

Пользователи выбирают различные электрические автомобили в основном по причинам экологического характера – электрические автомобили менее вредны для окружающей среды по сравнению с обычными машинами, выбросы которых существенно влияют на окружающую среду. В электрических автомобилях вместо ископаемого топлива или сжиженного газа используется электричество, благодаря чему в моторе не сжигается ископаемое топливо, в процессе сгорания которого и возникают выхлопные газы и другие вредные выбросы. Хотя в настоящий момент электрический автомобиль - не самое дешевое средство передвижения, его приобретение обеспечивает независимость от вечно меняющихся цен на топливо, да и стоимость электричества, естественно, намного ниже стоимости ископаемых видов топлива.

Водородный автомобиль

В настоящий момент во всем мире все более популярным становится использование технологии водородных ячеек (или элементов) для автомобилей. Водородный элемент в отношении его функциональности можно сравнить с аккумулятором, это электрохимическое устройство, в котором для получения электрического тока используется водород: при попадании водорода в топливную ячейку производится электричество, а с помощью электричества приводится в действие автомобиль. В противоположность аккумулятору водородная ячейка не может разрядиться, поэтому ее и невозможно зарядить, как аккумулятор.

Получение водорода без выбросов возможно только с помощью электролиза, что, в сравнении с батарейными технологиями, требует намного больше энергии, поэтому водород намного дороже электричества. Пока в водородную ячейку поставляется водород, она производит необходимое для работы автомобиля электричество. Как и электрический автомобиль, водородный автомобиль не вырабатывает вредные для окружающей среды выбросы. Обычно водородные автомобили оснащены батареями меньшего, чем в электрическом автомобили, объема – электрические автомобили оснащены батареями 40-100 kWh, а водородные – батареями мощностью 1-2 kWh.

Отличия в пользовании

Один из наиболее важных вопросов при приобретении альтернативного автомобиля, в котором не используется ископаемое топливо, это удобство его использования, и в основном это вопрос доступности станций подзарядки и скорости самой зарядки.

Зарядка электрического автомобиля, доступность станций подзарядки

Время, необходимое для зарядки электрического автомобиля, зависит от нескольких факторов: объема аккумулятора авто, конфигурации станции подзарядки и мощности доступного тока. Если для зарядки такой машины используется простая электрическая сеть, то процесс будет долгим, может потребоваться вплоть до 12 часов, в свою очередь, на публичных пунктах подзарядки мотор можно зарядить на 80% за 20-40 минут. Это конечно, намного быстрее, чем если заряжать машину от простой электрической розетки, но все равно намного больше того времени, чем может потребоваться, чтобы заправить машину бензином, дизельным топливом и даже сжиженным газом.

Важна также доступность публичных пунктов зарядки: в настоящий момент (март 2021 года) в Латвии есть 120 пункта быстрой подзарядки, что, конечно, пока не сравнимо с количеством обычных бензозаправок, особенно, если учитывать сравнительно небольшое расстояние, которое электрический автомобиль может преодолеть после очередной зарядки аккумулятора.

Подзарядка водородных автомобилей, ее доступность

Водородный автомобиль, в свою очередь, можно зарядить на специальных подзарядочных станциях, здесь весь процесс занимает всего 5 минут. Однако надо учитывать, что водородные станции отличаются – не на всех станциях водород содержится под достаточно высоким давлением, чтобы наполнить им полный водородный баллон. Необходимо давление минимум 375 бар, в противном случае за 5 минут можно наполнить только половину баллона, а вторая половина останется пустой.

В настоящий момент в Латвии есть только одна станция заправки водородом – она расположена в Риге, на Виенибас гатве 6. Станция начала работать в начале 2021 года. Произведенный там водород в основном используется для потребностей общественного транспорта – им заправляют 10 троллейбусов. В ближайшем будущем не планируется увеличивать количество заправочных станций. В противоположность электричеству, использование водорода для заправки автомобиля в домашних условиях сейчас реально невозможно: и хотя уже существуют устройства, которые могли бы помочь получить водород из природного газа, их цена и доступность не подходят для повседневного применения.

Какую машину выбрать

Водородные автомобили в среднем примерно в четыре раза дороже, чем электрические, кроме того, надо учитывать, что более широкое, по сравнению с водородными, распространение электрических автомобилей увеличивает вероятность приобретения подержанного электрического автомобиля по более выгодной цене. Комплектация и сборка водородного автомобиля более сложная, в результате чего его обслуживание также становится дороже, чем у электрического автомобиля.

Эффективность электрического автомобиля в примерно три раза более высокая, чем у водородного, более того, сама по себе эффективность водородного автомобиля довольно низкая, всего около 25-35%, в то время как эффективность электрического автомобиля составляет 70-90%. Водородный автомобиль потребляет в 2-3 раза больше электричества для преодоления того же расстояния, которое может преодолеть электрический автомобиль на аккумуляторе. Можно сделать вывод, что дружественный для окружающей среды способ получения необходимого для обеспечения работы водородного автомобиля электричества с помощью водорода на самом деле означает большие расходы и низкую эффективность. А если еще и принять во внимание, что в Латвии имеется только одна заправочная станция для заправки водородом, то станет понятно, что сегодня у нас практически нет возможности обслуживать водородный автомобиль.

Станции заправки водородом уже несколько лет работают в США, а это указывает на то, что со временем, с развитием инфраструктуры и снижением расходов, спрос на водородные автомобили может возрасти и в Латвии. 177 станций заправки водородом уже работают в Европе, большая их часть – 87 – находятся в Германии. Второе место по распространенности станций заправки водородом занимает Франция со своими 26 станциями, здесь планируется построить еще 34 станции.

Но в настоящее время продолжается победное шествие электрического автомобиля – эти машины предлагают своим пользователям дружественный окружающей среде способ передвижения, в Латвии есть достаточно много публичных пунктов зарядки, на которых электрический автомобиль можно зарядить сравнительно быстро. Электрические автомобили выгодны в содержании – у них сравнительно недорогое обслуживание (по сравнению с водородными и простыми автомобилями), кроме того, их владельцам предлагаются налоговые скидки и другие виды государственных компенсаций (как в Латвии, так и в других местах мира).

Полный список доступных в Латвии электрических автомобилей, который постоянно обновляется и в котором указываются цены машин и их спецификации, можно найти здесь. Доступность водородных автомобилей в Латвии и во всем мире намного ниже. В настоящий момент самый дешевый водородный автомобиль в мире – это Toyota Mirai, она стоит примерно 80 000 долларов. Сейчас в Латвии такой автомобиль купить нельзя.

Эту и другие интересные и полезные статьи об актуальных событиях и всегда важных темах предлагает предприятие Incredit. Если Ты планируешь инвестировать в электрический автомобиль, то в случае необходимости Ты можешь получить часть суммы в качестве потребительского кредита из списка услуг предприятия Incredit.

Источники фото: www.unsplash.com www.pexels.com

Технология водородных топливных элементов | Knauf Automotive

Технология водородных топливных элементов может оказаться самым экономически эффективным вариантом автомобильной энергетики на сегодняшний день. Что такое водородный топливный элемент и как он работает?

Что такое водородный топливный элемент?

В ближайшем будущем водородные топливные элементы могут широко использоваться в автомобилях. Это решение имеет множество преимуществ, и есть много признаков того, что автомобили на водородном топливе будут становиться все более популярными. В то же время важно помнить, что водородные топливные элементы, как и любая другая технология, имеют определенные ограничения. Но сначала стоит узнать, как выглядит система такого типа и как она может обеспечивать энергией двигатель автомобиля.

Функция топливного элемента — независимо от его типа — заключается в выработке электроэнергии за счет окисления подаваемого на него топлива. Работа водородных топливных элементов, однако, полностью отличается от работы гальванических элементов, к которым относятся батареи и аккумуляторы. В отличие от этих типов компонентов, топливные элементы не нуждаются в подзарядке и могут начать работать практически сразу после подачи топлива.

Водородные топливные элементы – наиболее широко используемый вариант. Электроды погружены в электролит и используют водород (на аноде) и кислород (на катоде). Это, помимо прочего, устраняет вредные вещества, образующиеся в процессе сгорания топлива — вместо них в окружающую среду выбрасывается только пар.

См. подробнее: Как уменьшить углеродный след в автомобильном секторе?

Как работает водородный топливный элемент?

Благодаря использованию водорода, процесс сгорания топлива не изменяет химический состав электролитов или электродов. Это еще один важный аспект, касающийся различий между топливными и гальваническими элементами. Батареи основаны на реакциях, которые могут привести к изменению используемых веществ — отсюда необходимость зарядки, которая включает в себя обратные процессы.

Принцип работы водородного топливного элемента довольно прост: водород высвобождает электроны, которые затем реагируют с кислородом для производства электроэнергии, оставляя в качестве побочного продукта реакции только пар. В некоторых элементах вместо чистого водорода используются соединения, содержащие большое количество водорода, такие как метан или метанол — в этих случаях эффективность немного ниже, а в процессе сгорания также образуется небольшое количество углекислого газа.

Области применения водородных топливных элементов

Водородные топливные элементы находят довольно широкое применение в различных отраслях:

  • энергетические технологии – для обеспечения энергией мест, где невозможен свободный доступ к электросети;
  • строительство автономных роботов,
  • системы аварийного энергоснабжения,
  • космические технологии — корабли и зонды,
  • автомобильная промышленность.

Последний пункт, в частности, заслуживает внимания. Двигатели на водородных топливных элементах – это решение, которое принимает все большее число производителей автомобилей. Уже есть несколько моделей от ведущих брендов с таким приводом – эффективность водородных топливных элементов довольно высока, что позволяет использовать их даже в автобусах.

См. подробнее: Амортизаторы для автомобильных баков для хранения водорода

Водородные автомобили – технология, инфраструктура и другие факторы, влияющие на их внедрение

Хотя технология как водородных топливных элементов, так и водородных двигателей в настоящее время достаточно развита, мы все еще довольно далеки от широкомасштабного внедрения этого типа технологий. Однако их количество неуклонно растет, а растущая популярность является результатом сочетания нескольких важных факторов. Среди прочего стоит обратить внимание на действующие нормы — Европейский Союз, совместно с другими организациями, в настоящее время уделяет большое внимание экологичности дорожного движения, поддерживает инициативы, связанные с альтернативными видами топлива, и проясняет юридические вопросы, связанные с электромобильностью.

Одним из решающих преимуществ в повседневной эксплуатации водородного автомобиля является широкая доступность этого элемента – его можно найти практически везде, что позволяет свести затраты к минимуму. Один "бак" в новейших водородных автомобилях позволяет проехать даже более 700 км, что является значительным преимуществом перед другими электромобилями.

См. подробнее: Виды электромобилей против развития электромобильности — в чем преимущества автомобилей HEV, PHEV, FCEEV?

Однако в настоящее время серьезным препятствием является отсутствие доступной инфраструктуры для снабжения автомобилей водородом. В Польше первая станция такого типа была создана всего несколько месяцев назад, а во всей Европе их количество оценивается чуть более чем в 200. Однако существует множество проектов, которые предполагают строительство новых водородных заправочных станций в ближайшие годы.

Как заправлять водородный автомобиль?

С точки зрения водителя, процесс заправки выглядит так же, как и в случае с автомобилем, работающим на топливе. Однако есть несколько важных отличий: водород на заправочных станциях обычно измеряется в килограммах, а не в литрах. Кроме того, заправка водородного автомобиля требует тщательного контроля скорости насоса, поскольку слишком быстрая заправка автомобиля может привести к опасно высокой температуре. Время зарядки нового водородного автомобиля на обычной станции составляет около 3 минут.

Цены на водородные автомобили

В настоящее время водородные автомобили довольно дороги – цены на модели, доступные в Польше, составляют около 65 000 евро. Однако с развитием инфраструктуры и ростом популярности альтернативных видов топлива эти цифры будут постепенно снижаться, как и в случае с другими электромобилями. Важную роль здесь могут сыграть правовые нормы Европейского союза и государств-членов – уже сейчас во многих местах водители могут рассчитывать на льготы, связанные с использованием этого типа автомобилей.

Водородные топливные элементы – преимущества и недостатки

Конструкция водородных топливных элементов относительно проста, как и принцип их работы – благодаря этому химическая энергия может быть преобразована в электричество очень быстро и легко. При этом риск возникновения сбоев и неполадок очень низок. Огромным преимуществом использования этого типа топливных элементов является их нейтральное воздействие на окружающую среду. Побочным продуктом сжигания водорода является только пар, в отличие от ряда вредных веществ, образующихся при использовании твердого топлива. Более того, водородный топливный элемент также создает низкий уровень шума. Технология водородных топливных элементов также обеспечивает эффективную работу в течение длительного времени и возможность больших мгновенных перегрузок. Один элемент вырабатывает ток очень низкого напряжения (от 0,5 до 1 В), но они могут быть объединены практически в любом количестве, что обеспечивает значительную масштабируемость и широкое применение.

Недостатком водородных топливных элементов является довольно высокая стоимость материалов, используемых для производства катализаторов. Кроме того, эффективность систем такого типа ниже, чем при хранении энергии в аккумуляторах. Процесс производства водорода также требует определенных затрат энергии. Несмотря на это, считается, что водород имеет значительный потенциал в качестве источника энергии как для автомобилей, так и для стационарных установок. Следует, однако, помнить, что водородные топливные элементы — это технология, которая все еще находится на стадии разработки, но значение компаний в этом секторе постоянно растет.

Современные решения для электромобильности с Knauf

Постоянно развивающаяся технология водородной энергетики становится все более популярной. По этой причине имеет смысл обратиться к решениям, которые будут хорошо работать на этом быстрорастущем рынке. В современных элементах используются компоненты из вспененного EPP, которые обеспечивают эффективную теплоизоляцию в сочетании с защитой от ударов и повреждений. Одним из ведущих производителей таких деталей является компания Knauf Industries, которая также предлагает ряд других инновационных решений для электромобилей.

Хотите получить более специализированные знания?

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, не задумываясь, 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 холодным, 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 производительности системы между блоком топливных элементов и контроллером мощности установлен электронный преобразователь для увеличения 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 автомобилей с водородным двигателем — стоимость, выбросы и информация о рынке

Современные вызовы автомобильного рынка требуют использования экологически чистой энергии. Зависит ли энергосистема европейских стран от успеха водородных двигателей? Водород в качестве топлива первоначально использовался для придания двигательной силы космическим ракетам. Это приложение является отличным примером его потенциала в качестве источника энергии. Сегодня этот тип технологии был значительно модифицирован и миниатюризирован, благодаря чему мы также можем найти этот тип элементов в небольших транспортных средствах, которые мы используем каждый день.Речь идет об автобусах, легковых автомобилях и даже велосипедах или кораблях различных размеров.

Автомобили с водородным двигателем. Принцип работы двигателя на водородном топливе

Это сырье кажется зеленой альтернативой бензину - при его эксплуатации мы не имеем дела с выбросом вредных химических соединений. Однако мы должны также обратить внимание на производственный аспект. Говоря о самом распространенном элементе во Вселенной, нельзя забывать, что на Земле он чаще всего встречается в форме, требующей дополнительной обработки перед использованием в качестве топлива.Это дополнительный ввод энергии, который является возвратом к основной проблеме: поскольку альтернатива должна использовать энергию, чтобы зарекомендовать себя в качестве замены используемых в настоящее время источников, она должна демонстрировать лучшие тяговые свойства для двигателей.

Для начала стоит кратко описать, как работает водородный двигатель. Этот тип системы использует водород в качестве сырья для производства электроэнергии. Принцип обратного электролиза производит воду и энергию, которые можно хранить и использовать для привода колес автомобиля.

Автомобильный рынок - водородные и электрические автомобили

Создание электросети, способной удовлетворить потребности модернизированного парка электромобилей по всей Европе, является очень сложной задачей. Спрос на электроэнергию в транспортном секторе может быть настолько велик, что быстро построить необходимую инфраструктуру не представляется возможным. Постепенно он появится в развитых странах — но этот процесс займет много лет. Поэтому стоит иметь в своем распоряжении альтернативу, которая не только обладает большим потенциалом с точки зрения эффективности вождения, но и использует экологический источник энергии.

В настоящее время на Старом континенте имеется небольшое количество автомобилей с водородным двигателем, но, исходя из увеличения доступности водородных заправочных станций, мы можем наблюдать рост интереса к таким решениям. Большинство этих типов транспортных средств доступны от производителей в Восточной Азии, где более популярны автомобили с водородным двигателем.

Читайте также: Электромобили – будущее автомобилестроения?

Будут ли автомобили с водородным двигателем доминировать на рынке?

Автомобили с водородным двигателем имеют шансы на рынках Европы, Америки и Азии, однако многое зависит от объемов производства и подхода к их эксплуатации.Самая большая проблема, по-видимому, заключается в стоимости энергии, связанной с производством этого сырья. Еще одним важным моментом является потребность в транспорте.

Сценарий, при котором производство водородного топлива происходит в месте с эффективной инфраструктурой электроснабжения, постоянным доступом к сырью и относительно низким спросом на электроэнергию, кажется оправданным. Предположительно, после вычета затрат на транспортировку и переработку водорода, сырье может служить постоянной заменой сырой нефти и электроэнергии.Однако на данный момент малая доля автомобилей, использующих этот тип привода, затрудняет прогнозирование: в массовом производстве доступны только четыре модели этого типа.

Читайте также: Электромобили – будущее автомобилестроения?

Автомобили на водороде - цена заправки и сами автомобили

В настоящее время цены на заправку автомобилей водородом достаточно высоки из-за небольшого количества станций заправки водородом. В случае легкового автомобиля среднего размера мы можем ожидать затраты около 10 евро за 100 километров маршрута.Это гораздо большая величина по отношению к электрическому току, хотя сравнимые значения относятся к вождению автомобиля с бензиновым двигателем. Развитие водородных сетей и появление новых водородных заправок дает шанс на существенное снижение цен, но в настоящее время спрос на такие решения слишком низок.

Удобство использования водородных автомобилей - гораздо более быстрая зарядка

Заправка автомобиля водородом – относительно быстрая процедура, особенно в сочетании с многоминутным простоем при зарядке электромобиля.Мы не можем игнорировать систематическое сокращение времени зарядки аккумуляторных элементов. Развитие в обеих областях предполагает, что мы, вероятно, достигнем точки, когда разница во времени между водородом и электричеством станет незначительной и не будет иметь значения для конечного пользователя. Если мы освоим возможность обработки водорода, который производит меньше CO2 и потребляет мало электроэнергии, такое топливо может оказаться эффективной и привлекательной альтернативой.

Но не отказывайтесь от инноваций — это не конец водорода

Автомобили на водороде в настоящее время являются рыночной нишей, но она может взорваться в любой момент — как только будут разработаны более эффективные методы борьбы с этим элементом.Если опасения крупных автомобильных концернов и компаний электроэнергетической инфраструктуры подтвердятся, нам, возможно, придется использовать водород в качестве альтернативного топлива для электричества. Тем не менее, независимо от лица рынка электромобилей, стоит сосредоточиться на современных решениях. В современных батареях используются элементы из вспененного полипропилена, которые позволяют создать эффективную и легкую теплоизоляцию. Они обеспечивают дополнительную защиту от ударов и повреждений.Одной из компаний, предлагающих это чрезвычайно эффективное решение, является Knauf Automotive, которая также предлагает другие высококлассные инновации, поддерживающие электромобильность в автомобилях будущего.

Ознакомьтесь с нашим предложением: Системы изоляции автомобильных аккумуляторов и решения для защиты от ударов

Хотите больше специальных знаний?

.

водородных автомобилей: как они работают и какой был первый водородный автомобиль?

По мнению многих экспертов, водородные автомобили — это будущее автомобилестроения. Использование альтернативного топлива имеет много преимуществ, и экология — это только начало длинного списка преимуществ. Как работает водородный привод в автомобилях? Сколько стоит купить водородный автомобиль?

Автомобили на водороде: как они работают и каким был первый водородный автомобиль? (ФотоГетти изображений)

Автомобили на водороде — ответ на истощающиеся запасы нефти. Нет сомнения, что они рано или поздно будут исчерпаны. У нас все еще есть обычный электропривод, в котором за питание приводного агрегата отвечают аккумуляторы, но, несмотря на значительный прогресс, достигнутый в этой области за эти годы, дальние поездки на «электрике» все еще довольно хлопотны.Водородный источник питания устраняет неудобства, связанные со временем зарядки элементов, так почему же эта технология до сих пор не применяется в больших масштабах?

Водородные автомобили: как они работают?

Водородные автомобили могут приводиться в действие двумя способами. Водород может гореть в отсеках обычного двигателя, как бензин и любое другое топливо, или генерировать электричество в топливных элементах. Это связано с его свойствами - энергия, возникающая в процессе связывания водорода с кислородом в молекуле воды, меньше суммарной энергии связи молекул h3 и O2.Отсюда следует, что в результате реакции связывания водорода с кислородом в молекуле воды образуется избыточная энергия, которая может рассеиваться в виде тепла, которое может быть преобразовано в механическую энергию, или электрохимическую энергию.

Таким образом, использование водорода в поршневых двигателях возможно, но создает проблему. Водород имеет низкую энергию воспламенения и широкий диапазон пределов воспламенения, что может привести к преждевременному воспламенению. Еще одна проблема – хранение жидкого водорода.Этот вид топлива потребляет значительное количество энергии, поэтому через дюжину или около того дней оно меняет свое агрегатное состояние на летучее и покидает бак.

Водород, используемый для питания топливных элементов, хранится несколько иначе. Сжатый водород хранится в цилиндрических резервуарах. Чтобы это стало возможным, необходимо использовать чрезвычайно прочные «цилиндры». По форме они похожи на баллоны для сжиженного нефтяного газа, но все сходство заканчивается цилиндрической формой.Внутренняя часть изготовлена ​​из металла (сталь или алюминий), а внешняя – из прочных композитов. Благодаря этому они очень устойчивы к повреждениям.

Использование топливных элементов может показаться космической технологией. Что ж, в этом есть смысл, потому что водород используется не только для сгорания в ракетных двигателях. Топливные элементы обеспечивают электроэнергией космические челноки. Однако сам принцип их работы достаточно прост. Выходящий из бака водород поступает в ячейку, куда также подается воздух. Постоянный ток от ячейки поступает на тяговый преобразователь, где преобразуется в переменный ток. В таком виде он поступает на асинхронный двигатель, а создаваемый крутящий момент передается на колеса.

Сам элемент состоит из катода и анода. Они разделены электролитической мембраной или электролитом. Эта конструкция допускает поток катионов, но не электронов. Водород, подаваемый на анод, расщепляется на электроны и протоны.Последние попадают на катод, куда также уходит воздух. С другой стороны, электроны направляются к катоду через внешнюю цепь. Реакция производит электричество, воду и тепло.

Существует много разновидностей топливных элементов, но в автомобилях используются низкотемпературные элементы , электролит которых приобретает свои свойства при относительно низкой температуре - менее 250 градусов Цельсия. Их преимуществом является малая инерционность по времени – ячейки можно очень быстро ввести в эксплуатацию.Кроме того, они не требуют использования термостойких материалов и обеспечивают большую безопасность, чем высокотемпературные элементы. Однако эта технология имеет ряд недостатков, основным из которых является необходимость использования чистого водорода.

.

Водородный двигатель: принцип действия и устройства

Как известно, поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет как плюсы, так и ряд некоторых недостатков. Первая и главная глобальная проблема – это токсичные выхлопы, а также постоянная потребность в бензине. Ситуация не сильно меняется после перевода автомобиля на газ, так как он тоже не решает всех задач.

С учетом этих функций постоянно разрабатываются альтернативные варианты. Сегодня настоящим конкурентом является электродвигатель.В то же время относительно небольшая отдача, дороговизна аккумуляторов и вообще, а также отсутствие развитой инфраструктуры по ремонту и обслуживанию таких машин естественным образом тормозят их популяризацию.

По этой причине производители автомобилей постоянно работают над тем, чтобы получить «безвредный» для окружающей среды и относительно недорогой силовой агрегат, который не будет нуждаться в дорогом топливе.

Среди таких двигателей следует выделить водородное орошение, которое могло бы заменить существующий дизельный или бензиновый двигатель, причем в обозримом будущем.Давайте посмотрим, как работает водородный двигатель, какую конструкцию имеет аналогичный двигатель и каковы его функции.

Читать

из этой статьи

История создания водородного двигателя

Начнем с идеи создания водородного двигателя, появившейся в 1806 году. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, получивший водород из воды методом электролиза. Как видите, водородный двигатель «родился» задолго до того, как возникло много вопросов об окружающей среде и токсичности выхлопа.

Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде предпринимались не для защиты окружающей среды, а для запрета использования водорода в качестве топлива. Через несколько десятилетий (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, успешно работавший на смеси воздуха и водорода.

Во время Великой Отечественной войны, когда возникли трудности с поставками нефти, техник СССР Борис Исаакович Шелищ, родом из Украины, заложил основы водородной энергетики России.Он же предложил использовать в качестве топлива для ОИ смесь водорода и воздуха, после чего его идеи быстро нашли практическое применение. В итоге двигателей на водороде было около полусотни.

Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире. Впоследствии о двигателе вспомнили только тогда, когда в 1970-х случился топливный кризис. В результате BMW в 1979 году построила автомобиль, в двигателе которого в качестве основного топлива использовался водород.Устройство работало относительно стабильно, взрывов и выбросов пара не было.

В этом направлении начали работать и другие автопроизводители, в результате чего к концу 20 века появилось не только множество прототипов, но и успешно отслужили образцы двигателей на водородном топливе (бензиновых и водородных дизелях).

Однако после окончания топливного кризиса работы по водороду ТТС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже из-за серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете стремительно истощаются и цены на нефтепродукты закономерно растут.

Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород вполне доступной альтернативой. Сегодня GM, BMW, Honda, Ford Corporation и т. д.

Работа водородного двигателя

: характеристики ICA

Hydrogen

Начнем с того, что ДВС на водороде по своей конструкции не отличается от обычного ОН. Все те же цилиндры и поршни, камера сгорания и сложный кривошипно-рычажный механизм для преобразования возвратного движения в работу.

Горят баллоны только бензином, или газом, но смесью воздуха и водорода.Также необходимо учитывать тот факт, что способ подачи водородного топлива, создания смешения и воспламенения также несколько отличается от аналогичных процессов в традиционных аналогах.

Прежде всего, горение водорода по сравнению с нефтяным топливом отличается тем, что водород сгорает значительно быстрее. В обычном двигателе смесь бензина или дизельного топлива с воздухом заполняет камеру сгорания, когда поршень уже почти поднялся до НМТ (верхней мертвой точки), то на горючее идет горючее, а потом на поршень надеваются газы.

Для водорода реакция идет быстрее, что позволяет сместить наполнение цилиндра на момент, когда поршень уже начинает движение в НМТ (нижняя мертвая точка). Кроме того, когда реакция завершается, в результате вместо токсичных выхлопных газов получается обычная вода. Как видите, на первый взгляд стандартный двигатель относительно легко настроить под водородное топливо, улучшив систему впуска, торможения и подачи, но это не так.

Первая проблема — получить необходимый водород.Как известно, водород входит в состав воды и является распространенным элементом, но в чистом виде практически не встречается. По этой причине для получения максимальной автономности транспортному средству необходимо отдельно размещать водородные установки, чтобы «расщеплять» воду, что позволяет двигателю питаться необходимым топливом.

Идея кажется привлекательной. Более того, можно даже обойтись без выхода наружу и создать замкнутую топливную систему. Другими словами, всякий раз, когда заряд прожигает патронник, в цилиндре останется водяной пар.Если этот пар пропустить через охладитель, произойдет конденсация, т.е. повторно образуется вода, из которой можно повторно использовать водород.

Однако для этого на автомобиле должна быть установлена ​​система электролиза (электролизер), которая отделяет водород от воды, чтобы потом добиться нужной реакции с кислородом в камере сгорания. На практике установка сложна и затратна, а создать такую ​​замкнутую систему достаточно сложно.

Дело в том, что любой двигатель внутреннего сгорания, вне зависимости от вида топлива, все равно нуждается в защите нагруженных узлов и трущихся паров.Если только без моторного масла не надо. При этом масло частично попадает в камеру сгорания, а затем и в выхлоп. То есть полностью изолирует топливную систему в водороде (чтобы не использовать наружный воздух) для почти нереализованной задачи.

По этой причине современные водородные двигатели внутреннего сгорания напоминают газовые двигатели, т.е. пропановые с газогенераторами. Чтобы использовать водород вместо пропана, нужно всего лишь изменить настройки двигателя. Правда, водород немного восстановлен.Однако водорода требуется меньше, чтобы получить необходимую отдачу от двигателя. При этом установок для автономного производства водорода не предвидится.

Когда дело доходит до попытки встроить водород в обычный бензиновый или дизельный двигатель, риски и трудности возникают автоматически. Во-первых, высокие температуры и степень сжатия могут привести к тому, что водород вступит в реакцию с нагревательными элементами ДВС и моторным маслом.

Кроме того, даже небольшая утечка водорода может привести к попаданию топлива в нагретый выпускной коллектор, что может привести к взрыву или возгоранию.Так что этого не произойдет, роторные двигатели, скорее всего, будут использовать его для работы на водороде. Этот тип двигателя больше подходит для этой задачи, так как в их конструкции заложено увеличенное расстояние между пищевым и выпускным коллекторами.

Так или иначе, даже с учетом всех сложностей, многие проблемы можно обойти не только на роторных, но даже на поршневых двигателях, что позволяет водород, который следует считать достаточно перспективной альтернативой бензину, газу или дизельному топливу.Например, экспериментальная версия BMW 750HL, представленная в 2000 году, имеет 12-цилиндровый водородный двигатель. Агрегат успешно работает на таких вещах и способен разогнать машину до скорости около 140 км/ч.

ПРАВДА, отдельных заводов по производству водорода из воды из автомобиля в автомобиль нет. Вместо него есть специальный бак, который просто заправляется водородом. Запас хода на полном баке водорода составляет примерно 300 км. После того, как водород закончился, двигатель автоматически начинает работать на бензине.

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, что в водородных двигателях под этим понимаются агрегаты, работающие на водороде (внутренний водородный двигатель) и двигатели, использующие водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь остановимся на втором варианте.

Водородный топливный элемент на самом деле представляет собой "батарею". Другими словами, это водородная батарея с высоким КПД около 50%. В основе устройства лежат физико-химические процессы, в корпусе такого топливного элемента находятся специальные мембранопроводящие протоны.Эта диафрагма разделяет две камеры, одна из которых является анодом, а другая катодом.

Водород поступает в анодную камеру, а кислород попадает в катодную камеру. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (часто платиной). Это позволяет ему играть роль катализатора, воздействующего на молекулы водорода. В результате водород теряет электроны. При этом протоны проходят через мембрану к катоду, при этом на них влияет и катализатор. В результате протоны сливаются с вылетающими электронами.

Эта реакция создает воду, при этом электроны из камеры с анода попадают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, вырабатывается электричество, которое заставляет работать двигатель от такого водородного топливного элемента.

Эти водородные двигатели должны обеспечивать пробег не менее 200 км. На одну загрузку. Основным недостатком является высокая стоимость топливных элементов из-за использования платины, палладия и других дорогостоящих металлов. В результате конечная стоимость перевозки с таким двигателем значительно возрастает.

Водородный двигатель: путь вперед

Сегодня многие компании работают над созданием экологически чистых двигателей. Одни следят за созданием, другие строят завод по производству электромобилей и т. д. Что касается водорода, то с точки зрения экологии и эффективности этот вариант также может составить конкуренцию бензиновому, газовому или дизельному населению в ближайшем будущем.

Водородные двигатели показали чуть лучшие результаты, чем самые совершенные электроды. Например, японская Honda Clarity.Оставалось только отсутствие способов и вариантов заправки. Дело в том, что инфраструктура водородных станций особо не развита, причем в глобальном масштабе.

Тем более, что выбор водородных автомобилей не особо велик. Помимо яркости Honda можно отметить водород Mazda RX8, а также водород BMW 7. По сути, это гибриды, работающие на жидком водороде и бензине. Вы также можете добавить список ячеек Mercedes GLC F. Эта модель заряжается от бытовой электросети и позволяет пройти до 500 км.На одну загрузку.

Дополнительно стоит отметить модель Toyota Mirai. Машина работает только на водороде, один бак 600 км. Водородные двигатели до сих пор встречаются на отечественной модели «Нива», а также устанавливаются корейцами на спецверсию внедорожника Hyundai Tucson.

Как видите, многие производители активно экспериментируют с водородным двигателем, но минусов у этого решения все равно много. В то же время некоторые недостатки являются серьезным препятствием для массового продвижения.

В первую очередь это безопасность и сложность перевозки такого топлива.Важно понимать, что водород является высокотопливным и взрывоопасным даже при относительно низких температурах. По этой причине его трудно хранить и транспортировать. Получается, что для автомобилей с таким двигателем необходимо строить специальные водородные баки. В результате на практике очень мало водородных станций.

Также возможно добавление некоторой сложности и дороговизны ремонта и обслуживания водородной установки, а также необходимость подготовки и обучения большого количества высококвалифицированного персонала.Если речь идет об одинокой машине и ее эксплуатационных характеристиках, то наличие водородной установки утяжеляет машину, естественно ухудшается управляемость.

Подведем итоги

Как видите, сегодня водородные автомобили и двигатель на водной основе можно считать вполне жизнеспособной альтернативой не только обычному ДВС, работающему на мазуте, но и электромобилям.

Во-первых, такие установки менее токсичны и не требуют дорогостоящего топлива на нефтяной основе.Также автомобили с водородным двигателем имеют приемлемый подскок. В продаже есть гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Что касается недостатков, то автомобиль с водородным двигателем сегодня имеет высокую стоимость, а также могут возникнуть проблемы с заправкой из-за недостаточного количества заправок. Не забывайте, что специалистов, способных качественно и профессионально обслуживать водородную электростанцию, найти непросто. В этом случае обслуживание будет довольно дорогим.

Напоследок отметим, что активное проектирование трубопроводов перекачки газа метана обещает возможность перекачки по этим же трубопроводам в будущем и водорода. Это означает, что по мере увеличения общего количества автомобилей с водородными двигателями высока и вероятность быстрого увеличения количества специализированных АЗС.

Читайте также.

Усовершенствование конструкции поршневого двигателя, отказ от CSM: перепуганный двигатель, а также двигатель без коленчатого вала.Особенности и перспективы.

  • Конструктивные особенности двигателей GDI с непосредственным впрыском от двигателей с распределенным впрыском топлива. Режимы работы, ошибки GDi.
  • .90 000 Примеры водородных двигателей для транспорта и мобильности 90 001

    Может ли двигатель работать на водороде?

    Абсолютно! То, как сегодня работают водородные двигатели, очень похоже на двигатели, работающие на природном газе, и бензиновые двигатели с точки зрения принципа работы и архитектуры. Они просто работают на водороде — топливе с нулевым уровнем выбросов. Кроме того, они сочетаются с газовыми баллонами высокого давления, что является безопасным и практичным способом хранения водорода на борту.

    Выгодны ли водородные двигатели?

    С технической точки зрения водородные двигатели полностью экономичны. Они работают и надежны. Они лишь незначительно отличаются от традиционных двигателей внутреннего сгорания, которые являются одними из самых надежных механических устройств, когда-либо созданных.

    Самое сложное в том, являются ли транспортные средства, работающие на водороде, экономически эффективными? Ответ: Это зависит.

    В некоторых частях Калифорнии (США), Японии и Европы, где есть десятки общедоступных водородных насосных станций, можно использовать личные транспортные средства, работающие на водороде.Однако в большинстве других мест дозаправка будет проблемой. Это делает водородные двигатели лишь среднерентабельными для легковых автомобилей и внедорожников.

    Коммерческие автомобили, с другой стороны, гораздо лучше подходят для водородных двигателей. Это особенно актуально для коммерческих автомобилей, которые являются частью автопарка с центральной «домашней базой», где может быть установлена ​​специальная точка заправки водородом. Транспортные средства, такие как мусоровозы, фургоны, автомобили скорой помощи и многое другое, находятся в хорошем состоянии.Это также относится к региональным и дальнемагистральным грузовикам при условии, что на выбранных транспортных маршрутах будет построено несколько водородных заправок. Вы хотите знать больше? Изучите примеры водородных двигателей, приводимых в действие транспортными средствами и транспортом.

    Почему больше нет коммерческих автомобилей с водородными двигателями?

    Многие операторы коммерческого флота стремятся сократить выбросы углекислого газа в рамках более широкой стратегии устойчивого развития. Водородные двигатели могут внести значительный вклад в достижение этих целей устойчивого развития, но водородные двигатели неприменимы.

    Одним из ключевых ограничений является отсутствие серийного производства водородных двигателей для коммерческого транспорта. Однако это не изменится после недавнего объявления о том, что Cummins Enterprises начнет проверку и интеграцию 15-литровых двигателей внутреннего сгорания Cummins, работающих на водороде, в свои автомобили.

    Капитальные затраты на новые автомобили с водородными двигателями будут отличаться от автомобилей с дизельными двигателями; Между тем, общие конструктивные особенности водородных и дизельных двигателей сделают водородные двигатели доступными для использования в энергетических технологиях с почти нулевым уровнем выбросов.

    Готовность к водородной инфраструктуре является еще одним ограничивающим фактором для некоторых, но не для всех коммерческих автомобилей. Как упоминалось выше, водородные двигатели экономически выгодны для некоторых коммерческих транспортных средств. По мере того, как на наши дороги выходит все больше и больше автомобилей с водородным двигателем, это также приносит пользу созданию водородной инфраструктуры .

    Наконец, эксплуатация водородного автомобиля не обязательно будет стоить дешевле, чем эксплуатация того же автомобиля на газе или дизельном топливе — по крайней мере, при отсутствии государственных стимулов.Однако это уравнение может измениться в ближайшие годы. Основной движущей силой этих изменений является набор новых правил, разработанных для ограничения выбросов CO2 большегрузными и средними грузовиками в Европе, Китае и многих штатах США. Для производителей транспортных средств и операторов автопарков, на которых распространяются эти правила, переход на водородные двигатели может оказаться наиболее рентабельным способом достижения соответствия. Если это произойдет, водородные грузовики и другие транспортные средства выйдут на дороги в этом десятилетии.

    Как долго работают водородные двигатели?

    То же, что и дизельный двигатель. Водородные двигатели работают по тому же циклу, что и дизельные двигатели и двигатели, работающие на природном газе, и используют одни и те же компоненты двигателя ниже головки блока цилиндров, включая блок цилиндров, кривошип, шатуны и так далее.

    Использование водорода в качестве топлива может представлять опасность, связанную с выделением водорода и его мягкостью в двигателе. Камминс Инк. уже тестирует водородные двигатели, чтобы снизить любой из этих рисков; и мы будем делиться нашими проблемами по мере продвижения нашего тестирования.

    Водородные двигатели могут сократить выбросы двуокиси углерода практически до нуля

    Водородные двигатели на уровне выхлопа или от бака до колеса не выделяют CO2 из водородного топлива. Это потому, что в водороде нет углерода. Между тем, водородные двигатели выделяют следовые количества CO2 из-за смазочных материалов, связанных с работой двигателя, и того факта, что двигатель использует окружающий воздух для сжигания CO2, содержащего .

    На уровне от цилиндра до колеса углеродный след водородных двигателей зависит от того, откуда поступает водород. Если пять фунтов CO2 выбрасываются в атмосферу каждый раз, когда производится один фунт водорода, транспорт на водороде не является экологически безопасным видом транспорта. В случае большей части водорода, производимого сегодня в промышленности, это невозможно переоценить. Большая часть его получается путем переработки метана, ископаемого топлива.Если, с другой стороны, зеленый водород производится путем электролиза с использованием электроэнергии, полученной из возобновляемых источников, таких как солнечные системы или ветряные турбины, то возможны водородные двигатели с незначительными выбросами углекислого газа.

    Cummins уже является пионером в производстве зеленого водорода благодаря инвестициям в производство электролизеров в Испании. Cummins также работает с Sinopec над исследованием, разработкой и производством электролизеров в Китае.

    Однако водородные двигатели

    выделяют некоторое количество NOx, как и дизельные двигатели и двигатели, работающие на природном газе. Водородные двигатели требуют системы доочистки отработавших газов для удаления избытка NOx. В результате водородные двигатели снизят выбросы NOx до очень низкого уровня - даже ниже требований, действующих в настоящее время в правилах EPA для дизельных двигателей грузовых автомобилей.

    Какой диапазон и время наполнения бака водородного двигателя?

    Зависит от размера и типа резервуара.Водород хранится в виде сжатого газа в транспортных средствах в сосудах под давлением с номинальным рабочим давлением 350 бар или 700 бар.

    Рассмотрим бортовую систему хранения водорода, состоящую из топливных баков на 700 бар с общей полезной емкостью водорода 80 кг. Эта система позволит автомобилю проехать 500 миль без дозаправки. Заправка этого автомобиля займет примерно полчаса.

    Безопасны ли водородные двигатели, используемые в транспортных средствах?

    Резервуары с водородом намного более долговечны, чем традиционные резервуары для жидкого топлива или даже баллоны с пропаном.К ним также предъявляются строгие требования безопасности. Эти стандарты отвечают целому ряду требований, таких как целостность после разрушения, сопротивление проникновению, устойчивость к высоким температурам и максимальный коэффициент безопасности под давлением, равный трем. Этот фактор безопасности означает, что емкость для хранения, предназначенная для использования при максимальном рабочем давлении 700 бар, фактически рассчитана на уровень давления более 2100 бар.

    Компания Cummins недавно создала совместное предприятие под названием NPROXX, лидера в области хранения и транспортировки водорода для резервуаров для хранения водорода.Это совместное предприятие является лидером на европейском железнодорожном рынке и будет поставлять продукты для хранения водорода и сжатого природного газа для дорожного и промышленного применения.

    Где я могу получить водород для питания своих автомобилей?

    Если ваш бизнес базируется в определенных частях Калифорнии (США), Европы или Японии, вы можете заправиться водородом на любой из десятков заправок, оборудованных дозаторами водорода.

    В противном случае вашим первым вариантом может быть работа со специализированным поставщиком водорода, который может организовать первичную заправочную точку в соответствии с требованиями вашей компании, а затем поставлять вам экологически чистый водород.Хотя этот тип услуг может быть еще не везде доступен, коммерческий зеленый водород — это быстрорастущая отрасль, к которой каждый день присоединяется все больше и больше стартапов и крупных компаний.

    Если в вашем регионе нет продавцов зеленого водорода, вы также можете производить зеленый водород самостоятельно. С этой целью электролиз и производство солнечной энергии или автономные решения по электролизу могут удовлетворить потребности широкого круга операторов автопарка.

    .90 000 дорожных дорог к водородным автомобилям в Польше 90 001

    Водород – будущее автомобильной промышленности… на 40 лет

    Ровно 40 лет назад на ТВП вышла программа «Сонда», в которой редакторы Камински и Курек представили зрителям проект водородного автомобиля, т. на постоянной основе в топливных элементах от ранее заправленного водорода. Спустя 25 лет в британской развлекательно-автомобильной программе Top Gear ведущий Джеймс Мэй представил прототип водородного автомобиля для GM, заявив, что через 10-20 лет эти автомобили будут доступны и доступны для водителей.

    Спустя еще 15 лет у нас наконец-то есть первый зарегистрированный водородный автомобиль в Польше, но у нас до сих пор нет ни одной станции, где мы могли бы их заправить. С другой стороны, правительство — в недавно опубликованном проекте стратегии до 2040 года — оценивает, что водородные автомобили станут популярными только в 1940-х или 1950-х годах, то есть в ближайшие 30 лет. До тех пор их заправочная инфраструктура должна планомерно расти.

    См. также: Водород, полученный из ветра, будет приводить автомобили в движение недалеко от Лондона

    Лотос хочет построить две первые водородные заправочные станции к 2021 году.Один из них будет построен в Варшаве по адресу ул. Лопушанска, другой возле Гданьского нефтеперерабатывающего завода. Первый водородный автомобиль, зарегистрированный в Польше — Toyota Mirai — имеет запас хода около 550 км на одной зарядке, так что путешествие из столицы в Труймясто наконец-то станет возможным. Имеющиеся в других странах модели автомобилей на топливных элементах производства Honda или Hyundai позволяют проехать на одной заправке более 700 км.

    Первые за два года водородные заправочные станции в Польше

    Хотя Польша является значительным производителем водорода в мире, пока никто не спешит строить первую такую ​​станцию.Стоимость инвестиций составляет не менее 4 млн злотых, а опыт Orlen из Германии (где его строит сеть Star, принадлежащая Orlen) показывает, что общие затраты могут достигать даже 6-8 млн злотых. С другой стороны, шансов на возврат инвестиций пока нет.

    Карта водородных заправок в Польше

    Автомобили на водороде теперь дороже, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания и электромобили. Мирай стоит почти 200 000. PLN, тогда как за гибрид Toyota Prius PHEV (с возможностью зарядки от розетки) придется заплатить 150 тысяч.злотый. Столько же стоит стопроцентно электрический Nissan Leaf.

    Сколько стоит водород на станции?

    С другой стороны, стоимость проезда на 100 км не сильно отличается от бензиновых автомобилей. Mirai потребляет около 1,1 кг водорода на сотню. Цена 1 кг h3 на немецкой станции Star, принадлежащей Orlen, составляет около 40 злотых. Стоимость покрытия такого участка электромобилем, заряжаемым от бытовой розетки, составляет около 8 злотых. Преимуществом водорода, однако, является скорость заправки - она ​​занимает примерно столько же времени, как заправка сжиженным газом - и дальность - упомянутые 400-500 км, по сравнению с ок.200км в наличии сегодня в основном новые среднего класса "электрики".

    Lotos выиграла проект Pure h3 стоимостью 10 млн евро, в т.ч. благодаря субсидиям ЕС. Брюссель покроет 20 процентов стоимость строительства обеих заправочных станций, а также дорогостоящей установки по очистке водорода на целых 99,999 процента. Потому что, хотя Гданьский НПЗ в настоящее время производит около 13 тонн h3 в час, он имеет худшие параметры, чем требуют производители топливных элементов в автомобилях.

    Первые водородные автобусы

    Нетрудно догадаться, что к 2021 году в Польше не будет достаточно водородных автомобилей, которые могли бы использовать водород, производимый и продаваемый Lotos.Поэтому концерн подписал письма о намерениях с Гдыней и Вейхерово на поставку h3 для зарядки автобусов общественного транспорта. Сегодня ездят водородные автобусы, в том числе в Осло, Лондоне, Гамбурге и Сан-Ремо. Скоро будет, среди прочих в Риге, Граце, Рейкьявике и Тулузе. В Польше их уже производят Solaris и Ursus.

    Из чего получают водород?

    Водород является одним из видов топлива с низким уровнем выбросов. Единственное, что выходит из выхлопной трубы автомобиля, работающего на этом газе, — это водяной пар.Однако выбросы при его производстве зависят от способа его производства — наиболее экологичным методом является электролиз воды благодаря электричеству из возобновляемых источников энергии. Такой демонстрационный проект предполагается разработать, среди прочего, ПГЭ с «Газ-Системой» (как правило, однако, предполагает закачку водорода в газовую сеть). Другой возможностью является использование коксового газа, который сегодня образуется в виде отходов производства кокса. Эта возможность была проанализирована JSW. Другим вариантом является получение водорода путем газификации специально добытого для этой цели угля, что исследуется, например,в ПГГ. Однако подавляющее большинство водорода, производимого сегодня в Польше для промышленных целей, производится из природного газа на НПЗ «Лотос» и «Орлен», а также на заводах «Группы Азоты», и вполне вероятно, что водород такого происхождения изначально будет использоваться в легковых автомобилях и автобусах. с топливными элементами.

    Однако все указывает на то, что на форуме ЕС Польша воспользуется правом поставить под сомнение смысл развития сетей водородной заправки в нашей стране, благодаря чему нам не придется объясняться в Брюсселе за их строительство каждые 400 км по Европе транспортные коридоры.Мы будем делать это в своем собственном темпе, который намного медленнее, чем в большинстве стран ЕС.

    Однако автомобили с водородным двигателем теперь могут воспользоваться небольшими привилегиями, которые есть и у электромобилей, в том числе на бесплатную парковку в центре города, въезд в транспортные зоны с низким уровнем выбросов и использование автобусных полос к концу 2025 года. Как и «электрики», они со следующего года получат зеленые номерные знаки.

    Водородный транспорт, вероятно, сначала коллективный, также имеет шанс получить совместное финансирование из Транспортного фонда с низким уровнем выбросов.

    Подробнее: К цене топлива будет добавлена ​​плата за выбросы

    Читайте также: Есть ли смысл в электрических фургонах?
    .90 000 фургонов Stellantis получат водородный привод

    Согласно сообщениям Reuters, к концу этого года (вероятно, отобранные) фургоны, оснащенные водородными топливными элементами, должны быть представлены и представлены на европейских рынках. Это решение появится в автомобилях Peugeot, Citroen и Opel. В случае легковых автомобилей это произойдет позже. тройки — Peugeot Expert, Citroen Jumpy и Opel Vivaro с двигателями внутреннего сгорания — собираются на французском заводе в Валансьене.В 2020 году группа продала почти 130 тысяч. микроавтобусы среднего размера.

    ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Будущее автомобилестроения — автомобили на водороде или электричестве от аккумулятора?

    Опель Виваро д.

    мото.рп.пл

    Модели на топливных элементах будут собираться в Рюссельсхайме, Германия. Для этого будет использоваться технология, разработанная Symbio, совместным предприятием Michelin и Faurecia, сообщает Reuters. Топливные элементы — одна из альтернатив двигателей будущего. Принцип работы этого привода прост. При взаимодействии водорода с кислородом в качестве побочного продукта получают электричество и воду. В случае фургонов использование топливных элементов кажется разумным решением. У полностью электрических автомобилей есть главный недостаток — тяжелые аккумуляторные батареи, что влияет на полезную нагрузку и запас хода автомобиля, который в настоящее время составляет около 250 км.

    ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: UPS тестирует электрофургона

    Ситроен е-Джампи

    мото.

    об.пл.

    Stellantis гарантирует, что фургоны будут иметь запас хода около 400 км, а процесс заправки водородом займет около трех минут. Проблема, с которой встретятся анонсированные продукты, — отсутствие должным образом развитой инфраструктуры заправки водородом. В Германии таких точек 90. Во Франции 25. Это слишком мало, чтобы охватить возможность использования водородных автомобилей по всей стране (будь то в Германии или во Франции).

    .

    Смотрите также

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