Jak wiadomo, tłokowy silnik spalinowy ma zarówno zalety, jak i szereg pewnych wad. Przede wszystkim toksyczne spaliny są problemem globalnym, podobnie jak ciągłe zapotrzebowanie na olej opałowy. Sytuacja niewiele się zmienia po przestawieniu auta na gaz, bo też nie rozwiązuje wszystkich problemów.
Biorąc pod uwagę te cechy, stale opracowywane są alternatywne opcje. Obecnie prawdziwym konkurentem silnika spalinowego jest silnik elektryczny. Jednocześnie stosunkowo mała rezerwa mocy, wysoki koszt akumulatorów i wszystkiego w ogóle, a także brak rozwiniętej infrastruktury do naprawy i konserwacji takich maszyn w naturalny sposób spowalnia ich popularyzację.
Z tego powodu producenci samochodów nieustannie pracują nad uzyskaniem „przyjaznego dla środowiska” i stosunkowo taniego w produkcji zespołu napędowego, który nie będzie wymagał drogiego paliwa.
Wśród takich silników osobno należy wyodrębnić wodorowy silnik spalinowy, który może z powodzeniem zastąpić istniejący silnik wysokoprężny lub benzynowy w najbliższej przyszłości. Przyjrzyjmy się, jak działa silnik wodorowy, jaką konstrukcję ma taki silnik i jakie są jego cechy.
Przeczytaj w tym artykule
Historia powstania silnika wodorowego
Zacznijmy od tego, że pomysły zbudowania silnika wodorowego pojawiły się już w 1806 roku. Założycielem był François Isaac de Rivaz, który pozyskiwał wodór z wody metodą elektrolizy. Jak widać, silnik wodorowy „narodził się” na długo przed podniesieniem szeregu kwestii dotyczących środowiska i emisji.
Innymi słowy, próby uruchomienia silnika spalinowego napędzanego wodorem nie miały na celu ochrony środowiska, a po prostu wykorzystanie wodoru jako paliwa. Kilkadziesiąt lat później (w 1841 r.) Wydano pierwszy patent na taki silnik, w 1852 r. Pojawiła się w Niemczech jednostka, która z powodzeniem działała na mieszance powietrza i wodoru.
W czasie II wojny światowej, gdy pojawiły się trudności z zaopatrzeniem w olej opałowy, pochodzący z Ukrainy Borys Isaakovich Shelishch, technik z ZSRR, położył podwaliny pod rosyjską energetykę wodorową. Zaproponował również użycie mieszanki wodoru i powietrza jako paliwa do silnika spalinowego, po czym jego pomysły szybko znalazły praktyczne zastosowanie. W rezultacie pojawiło się około pół tysiąca silników wodorowych.
Jednak po zakończeniu wojny dalszy rozwój silnika wodorowego został zawieszony zarówno w ZSRR, jak i na całym świecie. Wtedy ten silnik został zapamiętany dopiero wtedy, gdy nastąpił kryzys paliwowy w latach 70-tych XX wieku. W rezultacie BMW zbudowało w 1979 roku samochód, w którym głównym paliwem był wodór. Jednostka pracowała stosunkowo stabilnie, nie było eksplozji i emisji pary wodnej.
Inni producenci samochodów również rozpoczęli prace w tej dziedzinie, w wyniku których do końca XX wieku pojawiło się nie tylko wiele prototypów, ale także całkiem z powodzeniem działające modele silników na paliwo wodorowe (benzynowe i wysokoprężne napędzane wodorem).
Jednak po zakończeniu kryzysu paliwowego prace nad wodorowymi silnikami spalinowymi również zostały ograniczone. Dzisiaj zainteresowanie alternatywnymi źródłami energii ponownie rośnie, teraz z powodu poważnych problemów środowiskowych, a także biorąc pod uwagę fakt, że zasoby ropy naftowej na naszej planecie gwałtownie spadają, a ceny produktów naftowych w naturalny sposób rosną.
Ponadto rządy wielu krajów dążą do tego, aby nie były lotne, a wodór jest przystępną cenowo alternatywą. Dzisiaj GM, BMW, Honda, Ford Corporation itp. Pracują nad wodorowymi silnikami ICE.
Działanie silnika wodorowego: cechy wodorowego silnika spalinowego
Po pierwsze, silnik spalinowy wodoru niewiele różni się konstrukcją od konwencjonalnego ICE. Wszystkie te same cylindry i tłoki, komora spalania i złożony mechanizm korbowy do przekształcania ruchu posuwisto-zwrotnego w użyteczną pracę.
Jedyne, co pali się w butlach, to nie benzyna, gaz ani, ale mieszanina powietrza i wodoru. Należy również wziąć pod uwagę fakt, że sposób dostarczania paliwa wodorowego, tworzenia mieszanki i zapłonu również różni się nieco od podobnych procesów w tradycyjnych odpowiednikach.
Przede wszystkim spalanie wodoru w porównaniu z olejem opałowym różni się tym, że wodór spala się znacznie szybciej. W konwencjonalnym silniku mieszanina benzyny lub oleju napędowego z powietrzem wypełnia komorę spalania, gdy tłok prawie wzrósł do GMP (górny martwy punkt), następnie paliwo pali się przez chwilę, a następnie gazy naciskają na tłok.
Na wodorze reakcja przebiega szybciej, co umożliwia przesunięcie napełnienia cylindra do momentu, w którym tłok zaczyna już się poruszać w DMP (dolny martwy punkt). Również po zajściu reakcji wynikiem jest zwykła woda zamiast toksycznych spalin. Jak widać, na pierwszy rzut oka standardowy silnik można stosunkowo łatwo dostroić do paliwa wodorowego poprzez modyfikacje układu dolotowego, wydechowego i zasilania, ale tak nie jest.
Pierwszym problemem jest to, jak zdobyć potrzebny wodór. Jak wiadomo, wodór występuje w składzie wody i jest powszechnym pierwiastkiem, ale praktycznie nigdy nie występuje w czystej postaci. Z tego powodu, aby uzyskać maksymalną autonomię, instalacje wodorowe muszą być instalowane oddzielnie w pojeździe, aby „rozdzielać” wodę, umożliwiając zasilanie silnika niezbędnym paliwem.
Pomysł wydaje się atrakcyjny. Co więcej, można nawet zrezygnować z wlotu powietrza z zewnątrz i stworzyć zamknięty układ paliwowy. Innymi słowy, po każdym wypaleniu ładunku w komorze para wodna pozostanie w cylindrze. Jeśli ta para przepłynie przez grzejnik, następuje kondensacja, to znaczy ponownie powstaje woda, z której można ponownie uzyskać wodór.
Jednak aby to osiągnąć samochód musi posiadać elektrolizator (elektrolizer), który będzie oddzielał wodór od wody, aby następnie uzyskać pożądaną reakcję z tlenem w komorze spalania. W praktyce instalacja okazuje się skomplikowana i kosztowna, a stworzenie takiego zamkniętego systemu jest raczej trudne.
Faktem jest, że każdy silnik spalinowy, niezależnie od rodzaju paliwa, nadal musi chronić obciążone elementy i opary tarcia. Mówiąc najprościej, nie da się obejść bez oleju silnikowego. W takim przypadku olej częściowo dostaje się do komory spalania, a następnie do wydechu. Oznacza to, że praktycznie niemożliwe jest całkowite odizolowanie układu paliwowego wodorowego (nie należy używać powietrza z zewnątrz).
Z tego powodu nowoczesne silniki wodorowe ze spalaniem wewnętrznym bardziej przypominają silniki gazowe, czyli jednostki na propan. Aby zamiast propanu zastosować wodór, wystarczy zmienić ustawienia takiego silnika spalinowego. To prawda, że \u200b\u200bzmniejsza się nieznacznie na wodorze. Jednak do uzyskania niezbędnej mocy silnika potrzeba mniej wodoru. Jednocześnie nie przewiduje się żadnych instalacji do autonomicznej produkcji wodoru.
Podczas próby podania wodoru do konwencjonalnego silnika benzynowego lub wysokoprężnego automatycznie pojawiają się zagrożenia i komplikacje. Przede wszystkim wysokie temperatury i stopnie sprężania mogą powodować reakcję wodoru z rozgrzanymi elementami silnika spalinowego i olejem silnikowym.
Ponadto nawet niewielki wyciek wodoru może spowodować upadek paliwa na rozgrzany kolektor wydechowy, po czym może dojść do wybuchu lub pożaru. Aby temu zapobiec, silniki obrotowe są często używane do zasilania wodorem. Ten typ silnika spalinowego jest bardziej odpowiedni do tego zadania, ponieważ ich konstrukcja zakłada zwiększoną odległość między kolektorem dolotowym i wydechowym.
Tak czy inaczej, nawet biorąc pod uwagę wszystkie trudności, można obejść szereg problemów nie tylko w silnikach rotacyjnych, ale nawet w silnikach tłokowych, co pozwala uznać wodór za dość obiecującą alternatywę dla benzyny, gazu lub oleju napędowego. Na przykład eksperymentalna wersja BMW 750hL, która została wprowadzona w 2000 roku, ma 12-cylindrowy silnik wodorowy. Jednostka z powodzeniem działa na takim paliwie i jest w stanie rozpędzić samochód do prędkości około 140 km / h.
To prawda, że \u200b\u200bw maszynie nie ma oddzielnych instalacji do produkcji wodoru z wody. Zamiast tego istnieje specjalny zbiornik, który jest po prostu wypełniony wodorem. Zasięg przelotu na pełnym zbiorniku wodoru wynosi około 300 km. Po wyczerpaniu się wodoru silnik automatycznie uruchamia się na benzynie.
Silnik wodorowy z ogniwami paliwowymi
Należy pamiętać, że pod pojęciem silników wodorowych rozumie się zarówno jednostki zasilane wodorem (silnik spalinowy wodorowy), jak i silniki wykorzystujące wodorowe ogniwa paliwowe. Rozważaliśmy już pierwszy typ powyżej, teraz skupmy się na drugiej opcji.
Wodorowe ogniwo paliwowe to tak naprawdę „bateria”. Innymi słowy, jest to akumulator wodorowy o wysokiej sprawności około 50%. Urządzenie działa w oparciu o procesy fizyczne i chemiczne; w korpusie takiego ogniwa paliwowego znajduje się specjalna membrana przewodząca protony. Membrana ta oddziela dwie komory, w jednej z nich znajduje się anoda, aw drugiej katoda.
Wodór dostaje się do komory, w której znajduje się anoda, a tlen do komory z katodą. Elektrody są dodatkowo pokryte drogimi metalami ziem rzadkich (często platyną). Dzięki temu może pełnić rolę katalizatora działającego na cząsteczki wodoru. W rezultacie wodór traci elektrony. W tym samym czasie protony przechodzą przez membranę do katody, podczas gdy katalizator również na nie działa. W rezultacie protony łączą się z elektronami pochodzącymi z zewnątrz.
W tej reakcji powstaje woda, a elektrony z komory z anodą wchodzą do obwodu elektrycznego. Określony obwód jest podłączony do silnika. Mówiąc prościej, generowana jest energia elektryczna, która powoduje, że silnik pracuje na takim wodorowym ogniwie paliwowym.
Takie silniki wodorowe mogą przejechać co najmniej 200 km. na jednym ładowaniu. Główną wadą jest wysoki koszt ogniw paliwowych ze względu na użycie platyny, palladu i innych drogich metali. W rezultacie ostateczny koszt transportu z takim silnikiem znacznie wzrasta.
Silnik wodorowy: perspektywy na przyszłość
Obecnie wiele firm pracuje nad stworzeniem przyjaznych dla środowiska silników. Niektórzy są na ścieżce kreacji, inni stawiają na pojazdy elektryczne itp. Jeśli chodzi o elektrownie wodorowe, to pod względem ekologii i produktywności ta opcja może również w najbliższej przyszłości konkurować z silnikami spalinowymi napędzanymi benzyną, gazem lub olejem napędowym.
Silniki wodorowe sprawują się nieco lepiej niż najbardziej zaawansowane samochody elektryczne. Na przykład japoński model Honda Clarity. Jedyny mankament to sposoby i możliwości tankowania. Faktem jest, że infrastruktura stacji tankowania wodoru nie jest szczególnie rozwinięta i to w skali globalnej.
Również sam wybór samochodów wodorowych nie jest szczególnie duży. Oprócz Hondy Clarity można wspomnieć tylko o Mazdzie RX8 Hydrogen i BMW Hydrogen 7. W rzeczywistości są to samochody hybrydowe, które napędzane są ciekłym wodorem i benzyną. Możesz również dodać do listy Mercedesa GLC F-Cell. Model ten posiada możliwość ładowania z domowego zasilacza i pozwala na przejście nawet 500 km. na jednym ładowaniu.
Dodatkowo warto zwrócić uwagę na model Toyoty Mirai. Samochód jeździ tylko na wodór, jeden zbiornik wystarcza na 600 km. Silniki wodorowe nadal znajdują się w krajowym modelu Niva, a Koreańczycy instalują je również w specjalnej wersji SUV-a Hyundai Tucson.
Jak widać, wielu producentów aktywnie eksperymentuje z silnikiem wodorowym, ale to rozwiązanie wciąż ma wiele wad. Jednocześnie pewne wady silnie przeszkadzają w masowej popularyzacji.
Przede wszystkim bezpieczeństwo i złożoność transportu takiego paliwa. Ważne jest, aby zrozumieć, że wodór jest wysoce łatwopalny i wybuchowy nawet w stosunkowo niskich temperaturach. Z tego powodu trudno go przechowywać i transportować. Okazuje się, że konieczne jest zbudowanie specjalnych zbiorników wodoru do aut z tego typu silnikiem. W rezultacie w praktyce wypełnień wodorowych jest bardzo niewiele.
Do tego dochodzi również pewna złożoność i wysokie koszty naprawy i konserwacji instalacji wodorowej, a także konieczność szkolenia i kształcenia dużej liczby wysoko wykwalifikowanych pracowników. Jeśli mówimy o samym samochodzie na wodorze i jego właściwościach eksploatacyjnych, obecność instalacji wodorowej sprawia, że \u200b\u200bsamochód jest cięższy, a właściwości jezdne w naturalny sposób pogarszają się.
Podsumujmy
Jak widać, dziś samochody wodorowe i silnik wodny można uznać za bardzo realną alternatywę nie tylko dla zwykłych silników spalinowych wykorzystujących paliwo olejowe, ale także dla samochodów elektrycznych.
Przede wszystkim takie rośliny są mniej toksyczne, a jednocześnie nie potrzebują drogich paliw ropopochodnych. Również samochody napędzane wodorem mają akceptowalny zasięg. W handlu dostępne są również modele hybrydowe, które wykorzystują zarówno wodór, jak i benzynę.
Pod względem wad i złożoności samochód napędzany wodorem jest dziś drogi, a problemy z tankowaniem mogą wynikać z niewystarczającej liczby stacji paliw. Nie zapominaj, że nie jest też łatwo znaleźć specjalistów, którzy są w stanie sprawnie i profesjonalnie obsłużyć elektrownię wodorową. Jednocześnie konserwacja będzie dość kosztowna.
Na koniec zauważamy, że aktywna budowa rurociągów do pompowania metanu obiecuje w przyszłości możliwość pompowania wodoru tymi samymi rurociągami. Oznacza to, że w przypadku wzrostu ogólnej liczby samochodów z silnikami wodorowymi istnieje również duże prawdopodobieństwo szybkiego wzrostu liczby specjalistycznych stacji paliw.
Przeczytaj także
Poprawa konstrukcji silnika tłokowego, odrzucenie KShM: silnika korbowodu, a także silnika bez wału korbowego. Cechy i perspektywy.
Niewielu zaprzeczy możliwości wykorzystania wodoru jako paliwa do samochodów, przynajmniej jako paliwa na okres przejściowy. W końcu wodór jest po pierwsze paliwem całkowicie przyjaznym dla środowiska, a po drugie jego rezerwy są praktycznie nieograniczone, niewyczerpane i odnawialne. Oznacza to, że wodór można wytwarzać wszędzie tam, gdzie istnieją potężne źródła energii. Wielu naszych czytelników z pewnością sprzeciwi się nam, mówiąc, że wodór i paliwo wodorowe wcale nie są tym, do czego powinniśmy dążyć. Częściowo zgadzamy się z tym stwierdzeniem. Rzeczywiście, wodór nie jest dokładnie paliwem, na którym chcielibyśmy oglądać samochody przyszłości. Ale z drugiej strony, przy tym wszystkim jest to bardzo duży krok naprzód i całkiem przyzwoity zamiennik dla obecnej benzyny, a zwłaszcza oleju napędowego. Ale przejście na wodór jest opóźnione przede wszystkim przez tło informacyjne. Rzeczywiście, w podręcznikach i na ekranach telewizorów nieustannie wmawia się nam, że wodór jest substancją wybuchową, a co najważniejsze, do pracy nad wodorem potrzebne są specjalne silniki, których pojawienie się, przetestowanie itp. Wymaga bardzo długiego czasu. Nie będziemy odpisywać wszystkich tych sądów na temat światowych spisków, ponieważ większość takiego rozumowania może wiązać się ze zwykłą ignorancją, co w tym przypadku jest całkiem wybaczalne, ponieważ bardzo trudno jest znaleźć wiarygodne informacje na ten temat.
Dlatego nie będzie zbędne powtarzanie, że pozytywne eksperymenty z uruchomieniem konwencjonalnych silników spalinowych bez żadnych zmian zostały pomyślnie przeprowadzone podczas II wojny światowej, podczas obrony Leningradu.
Ale to jedno, jeśli ktoś i gdzieś to zrobił, a co innego zobaczyć na własne oczy i mieć powtarzalną i prostą metodę uruchamiania konwencjonalnych silników spalinowych napędzanych wodorem bez jakichkolwiek przeróbek i modyfikacji silnika spalinowego, a przynajmniej z minimalnymi modyfikacjami. silnik. Z przyjemnością dzielimy się z Państwem pozytywnym doświadczeniem związanym z uruchomieniem całkowicie zwykłego silnika spalinowego na tym samym, zupełnie zwyczajnym wodorze przemysłowym!
Cóż, widzisz!? Możesz wszystko sprawdzić samodzielnie, bez drogiego laboratorium, milionów funduszy i innych czynników „przeszkadzających”!
Cóż, spróbujmy teraz wspólnie odpowiedzieć na następujące pytania:
- Jak wygląda zużycie wodoru w porównaniu do benzyny w praktyce?
- Czy są jakieś negatywne aspekty stosowania wodoru zamiast paliwa?
- Optymalizacja silnika spalinowego do pracy na wodorze.
Będzie nam bardzo miło usłyszeć, a nawet zobaczyć Twoje komentarze i filmy. Ale ponieważ ten artykuł został opublikowany w dziale praktyki, to zarówno komentarze, jak i filmy, oczekujemy praktycznie przydatnych, potwierdzonych osobistym doświadczeniem, a nie tylko założeniami teoretycznymi.
Wodór od dawna uważany jest za jeden z najlepszych zamienników benzyny. Nie jest to zaskakujące, ponieważ kiedy się pali, uwalnia się woda, a nie szkodliwe substancje. Jednak pomimo wszystkich oczywistych zalet, nadal trwają spory i dyskusje na temat samochodu wodorowego. I to pomimo faktu, że wiele korporacji, Toyota, BMW, Ford, nieustannie pracuje nad wykorzystaniem takiego gazu jako źródła energii do jazdy samochodem.
Zaczęło się od tego fabryka wodoru do samochodu
Według informacji historycznych pierwszym silnikiem ICE był wodór, chociaż czasami używano również gazu świecącego. Ale ulepszenie takiego silnika zajęło znacznie więcej lat i dopiero w 1859 roku zbudowano pierwszą samobieżną załogę, dla której wspomniane gazy służyły jako paliwo. Można więc powiedzieć, że nowoczesny transport zaczął się od samochodu na wodór. Chociaż później ustąpił benzynie.
Istnieje kilka znanych przypadków, gdy przy braku zwykłego paliwa generator wodoru dostarczał paliwo do samochodu. Niemniej jednak, przy wszystkich zaletach takiego źródła energii, nie znalazło ono szerokiego zastosowania, chociaż wiele korporacji samochodowych, takich jak Toyota, pracuje nad możliwością stworzenia samochodu na paliwo wodorowe i muszę powiedzieć, że nie bez powodzenia.
O silnikach wodorowych
Znanych jest kilka różnych opcji tego, czym może być taki silnik i co może leżeć u podstaw jego działania.
Spalanie wodoru
Jest to zwykły silnik spalinowy napędzany bezpośrednio wodorem lub jego mieszanką z benzyną. W wyniku takiego dodatku poprawia się spalanie mieszanki, zwiększa się sprawność silnika, a podczas spalania spada zawartość tlenku węgla. Jednak do konstrukcji samochodu należy wprowadzić zbiornik do przechowywania wodoru, a także cieczy. Nie zwiększa to miejsca w bagażniku i nie poprawia bezpieczeństwa w przypadku zderzenia.
Tę zasadę wykorzystania wodoru realizuje BMW, a za swoje główne zadanie firma uważa możliwość stosowania dowolnego rodzaju paliwa (benzyna, wodór). Powstało już kilka próbek, które z powodzeniem działają od dłuższego czasu, działając na podobnej zasadzie. To prawda, że \u200b\u200bw tym przypadku wady typowe dla zwykłego samochodu pozostają głównie.
Ogniwa paliwowe
Innym sposobem wykorzystania wodoru jest ogniwo paliwowe. Jego projekt pokazano na rysunku 
W wyniku przejścia cząsteczek wodoru i tlenu przez anodę i katodę oraz ich interakcji powstaje woda i prąd elektryczny. Jeśli połączysz kilka z tych elementów, otrzymasz rodzaj generatora, który zapewnia pracę silnika elektrycznego. W rzeczywistości w podobny sposób powstaje elektrochemiczny generator prądu elektrycznego.
Ten wariant budowy samochodu wykorzystującego wodór jako paliwo jest wdrażany przez Toyotę. Zamierza przejść od prototypowania do masowej produkcji pojazdów elektrycznych opartych na ogniwach paliwowych. Produkcja wodorowego samochodu Toyoty ma rozpocząć się podobno od 2015 roku.
Czy wodór jest taki dobry?
Uważa się, że najważniejszą zaletą samochodu wodorowego jest jego przyjazność dla środowiska. Powszechnie przyjmuje się, że podczas spalania wodoru zamiast tlenku węgla i innych szkodliwych substancji pojawi się woda, a dokładniej para wodna. Jednak nie wykorzystuje to czystego tlenu, ale powietrze, które zawiera azot. W rezultacie w komorze spalania powstają tlenki azotu. A ich wpływ na środowisko może być znacznie gorszy niż konwencjonalne spaliny.
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę, że kontakt wodoru z gorącymi częściami silnika spalinowego może spowodować jego zapłon. Dlatego najbardziej odpowiedni do stosowania takiego paliwa jest silnik obrotowy, w którym gaz dostaje się do części zimnej, a następnie jest destylowany do gorącej. 
Generalnie toczy się bardzo duża dyskusja na temat tego, czy samochód wodorowy ma prawo istnieć. Jest tu kilka problemów, bez których rozwiązania nie ma sensu mówić o przyszłości takiej techniki. Należy zauważyć, że najpierw należy uzyskać wodór, co wymaga jakiejś instalacji. Źródłem jego produkcji może być woda lub metan.
Tutaj pojawia się jeden z głównych problemów.
- Sam metan jest dobrym nośnikiem energii, a nieracjonalne jest poddawanie go dodatkowej obróbce w celu późniejszego spalenia gotowego produktu, metan można spalić od razu bez zbędnych kosztów.
- Z wodą obraz jest jeszcze ciekawszy. Aby uzyskać jeden metr sześcienny wodoru, trzeba zużyć czterokrotnie więcej energii elektrycznej, niż można wytworzyć spalając taką ilość gazu.
- Należy wziąć pod uwagę, że emisje szkodliwych substancji będą występować podczas produkcji wodoru, a nie wiadomo, co będzie lepsze. Zamiast emitować spaliny z samochodu, jego własne odpady będą generowane podczas produkcji gazu.
- Ponadto przechowywanie jest bardzo problematycznym problemem. Nie został jeszcze rozwiązany, wodór jest w stanie przeniknąć przez każdy materiał i musi być przechowywany w postaci płynnej, a to wciąż dodatkowy koszt, niemały, który trzeba doliczyć do tych ponoszonych na etapie produkcji. W przypadku wycieków gazu tworzy się wybuchowa mieszanina z powietrzem.
Kolejnym problemem, który praktycznie kładzie kres stosowaniu wodoru jako paliwa do samochodu, jest brak odpowiedniej infrastruktury. Należy przez to rozumieć przede wszystkim sieć stacji paliw. 
Zatem z tego, co już zostało powiedziane, powinno być jasne, że wodór nie jest alternatywnym źródłem energii, przynajmniej do czasu wprowadzenia metody jego taniej produkcji. A mity o świetlanej przyszłości energii wodorowej to tylko jedna z metod walki między dużymi korporacjami.
Możesz jednak spróbować - generator wodoru do samochodu
Mimo tak ponurego wniosku o energii wodoru na skalę przemysłową można pokusić się o skorzystanie z możliwości pozyskania tzw. Gazu Browna bezpośrednio na samochodzie. W rzeczywistości jest to ten sam wodór, wynik elektrolizy wody, przeprowadzanej tylko na maszynie. Pod maską zamontowana jest specjalna instalacja, generator wodoru, który zasilany jest z sieci pokładowej.
Oczywiste jest, że przy wszystkich pozostałych rzeczach moc wydawana na ruch spadnie, część energii zostanie dodatkowo wykorzystana na produkcję gazu. Ale wyniki uzyskane w trakcie licznych testów pokazują, że taka instalacja może zaoszczędzić nawet trzydzieści procent benzyny.
Sposób działania takiego generatora pozwala zrozumieć obraz. Przykład wykonania jego najprostszej wersji pokazano na wideo
i
Opiera się na metalowych elektrodach, z których część jest podłączona do plusa, a część do minus b / s. Do środka wlewa się woda (niebieska strzałka), az pojemnika wypływa gaz Browna (niebieska strzałka). Wąż doprowadzany jest do kolektora dolotowego silnika spalinowego.
Jak taka instalacja faktycznie znajduje się pod maską, widać na zdjęciu. 
Taki mały generator gazu Browna pozwoli na zbliżenie każdego samochodu do twórczości koncernu Toyota czy BMW, oszczędzając na benzynie.
To prawda, że \u200b\u200bkontrowersje wokół tego, czy właściciel korzysta z takiego urządzenia, nie ustępują. Jedni twierdzą, że generator jest tego wart, inni, formułami i innymi argumentami, dowodzą, że to mit, aw zasadzie generator wodoru nie ma sensu.
Wodór uważany jest za paliwo przyszłości, ale czy tak jest? Istnieje wiele wyzwań związanych z jego powszechnym stosowaniem i chociaż główni producenci samochodów, tacy jak Toyota, podejmują znaczące wysiłki w tym kierunku, istnieją pewne wątpliwości, czy wodór będzie w stanie zastąpić benzynę w najbliższej przyszłości. Ale istnieje opinia, że \u200b\u200bjeśli używasz najprostszego generatora gazu Brown, możesz zaoszczędzić benzynę w samochodzie, nie czekając na nadejście energii wodorowej.
Toyota Mirai, wodorowa alternatywa dla podbijających rynek samochodów elektrycznych, pomyślnie przeszła ostatni „tajny” test drogowy. Niedawno przedstawiciele firmy ogłosili, że są gotowi do wprowadzenia samochodu do produkcji.
Dzięki wysiłkom japońskich producentów samochodów samochody napędzane wodorem mogą stać się powszechne na drogach w różnych krajach w dającej się przewidzieć przyszłości. Na przykład samochód hybrydowy napędzany wodorem Toyota Mirai jest już dziś gotowy do wejścia na światowy rynek.
Po raz pierwszy, wciąż model koncepcyjny, Toyota Mirai została zaprezentowana na Tokyo Motor Show 2013. Później samochód został publicznie pokazany w zmodyfikowanej formie w 2014 i 2015 roku. Spodziewano się, że samochód trafi na drogi przed końcem 2015 roku, ale później termin przesunięto na 2016 rok. Jednocześnie w 2014 roku rozpoczęła się wstępna sprzedaż auta w Japonii. Jedna Toyota Mirai kosztuje około 57 tysięcy dolarów. Toyota Mirai będzie dostępna w sprzedaży w USA i Europie po oficjalnej premierze.
Samochód wodorowy ma czteromiejscowy sedan. Długość korpusu - 4870 mm, szerokość - 1810 mm, wysokość - 1535 mm. Zastosowany model to ZBA-JPD10-CEDSS. Maszyna wykorzystuje wyłącznie napęd na przednie koła. Promień skrętu wynosi 5,7 metra, a rozmiar opon to 215/55. W podstawowym wyposażeniu zastosowano obręcze ze stopu metali lekkich R17. Prześwit wynosi 130 mm. Dziś to wszystko, co oficjalnie wiadomo o części technicznej Toyoty Mirai.
Ogłoszono również parametry zespołu napędowego samochodu. Samochód będzie jeździł dzięki FCA110, który będzie zasilany ogniwami paliwowymi typu stack FC. Silnik wytwarza energię elektryczną w wyniku reakcji chemicznej między wodorem i tlenem. Maksymalna wydajność wynosi 83%, w porównaniu z 1,3-litrowym silnikiem benzynowym tylko 38%. Maksymalna moc silnika elektrycznego wyniesie 153 KM.
Toyota Mirai nie wytwarza żadnych szkodliwych emisji, z silnika samochodu wydostaje się jedynie czysta energia i woda. Przez 4 km samochód wypuści do atmosfery 240 mililitrów wody.
Dużo ważniejsze i ciekawsze jest to, że 10 lutego 2016 roku zakończyły się ostatnie 107-dniowe testy Toyoty Mirai. Samochód jeździł po drogach Japonii, USA, Niemiec i wielu innych krajów. W sumie samochody i przejechały 100 tysięcy kilometrów. W tym czasie samochód dwukrotnie zmieniał opony i raz klocki. Ogniwa paliwowe samochodu wodorowego pokazały swoją najlepszą stronę.
Warto dodać, że marka Toyota weszła do.
Z ekranów telewizyjnych dowiadujemy się, że ilość ropy gwałtownie spada i wkrótce samochody benzynowe odejdą w odległą przeszłość. Ale to nie do końca prawda.
Rzeczywiście, ilość potwierdzonych zasobów ropy naftowej nie jest zbyt duża. W zależności od stopnia zużycia mogą wystarczyć na okres od 50 do 200 lat. Jednak statystyki te nie uwzględniają dotychczas nieodkrytych pól naftowych.
W rzeczywistości na naszej planecie jest więcej niż wystarczająca ilość ropy. Inną kwestią jest to, że złożoność jego produkcji stale rośnie, co oznacza, że \u200b\u200brośnie również cena. Ponadto nie można odpisać czynnika środowiskowego. Spaliny są bardzo zanieczyszczające i trzeba coś z tym zrobić.
Współczesna nauka stworzyła wiele alternatywnych źródeł energii, w tym silnik rozszczepienia w Twoich samochodach. Jednak większość tych technologii to nadal koncepcje bez rzeczywistego zastosowania. Przynajmniej tak było do niedawna.
Każdego roku firmy produkujące maszyny produkują coraz więcej maszyn, które są zasilane alternatywnymi źródłami energii. Jednym z najskuteczniejszych rozwiązań w tym kontekście jest silnik wodorowy marki Toyota. Pozwala całkowicie zapomnieć o benzynie, czyniąc samochód ekologicznym i tanim transportem.
Silniki wodorowe
Rodzaje silników wodorowych i ich opis
Nauka stale się rozwija. Codziennie wymyślane są nowe koncepcje. Ale tylko najlepsze z nich się spełniają. Obecnie istnieją tylko dwa typy silników wodorowych, które mogą być opłacalne i wydajne.
Pierwszy typ silnika wodorowego działa na ogniwach paliwowych. Niestety silniki wodorowe tego typu są nadal drogie. Faktem jest, że konstrukcja zawiera drogie materiały, takie jak platyna.
Drugi typ to wodorowe silniki spalinowe. Zasada działania takich urządzeń bardzo przypomina modele propanowe. Dlatego często konfiguruje się je ponownie do pracy z wodorem. Niestety sprawność takich urządzeń jest o rząd wielkości niższa niż tych, które działają na ogniwach paliwowych.
W tym momencie trudno powiedzieć, która z dwóch technologii wodorowych zwycięży. Każdy ma swoje wady i zalety. W każdym razie praca w tym kierunku się nie kończy. Dlatego jest całkiem możliwe, że do 2030 roku samochód napędzany wodorem będzie można kupić w dowolnym salonie samochodowym.
Zasada działania
Silnik wodorowy działa na zasadzie elektrolizy. Proces ten przebiega w wodzie pod wpływem specjalnego katalizatora. W rezultacie uwalnia się wodór. Jego wzór chemiczny jest następujący - NNO. Gaz nie jest wybuchowy.
Ważny! W specjalnych pojemnikach gaz miesza się z mieszanką paliwowo-powietrzną.
Generator zawiera elektrolizer i zbiornik. Obecny modulator jest odpowiedzialny za proces wytwarzania gazu. Aby uzyskać najlepsze wyniki, w silnikach z wtryskiem wodoru instalowany jest optymalizator. To urządzenie jest odpowiedzialne za regulację stosunku mieszanki paliwowo-powietrznej i gazu Browna.
Charakterystyka katalizatora
Istnieją trzy rodzaje katalizatorów stosowanych do wywołania pożądanej reakcji w silniku wodorowym:
- Cylindryczne słoiki. To najprostszy projekt, który działa na dość prymitywnym systemie sterowania. Wydajność silnika wodorowego pracującego z tym katalizatorem nie przekracza 0,7 litra gazu na minutę. Takie układy można stosować w maszynach z silnikiem wodorowym do półtora litra. Zwiększenie liczby puszek pozwala przekroczyć ten limit.
- Oddzielne komórki. Uważa się, że ten typ katalizatora jest najbardziej skuteczny. Wydajność systemu to ponad dwa litry gazu na minutę, wydajność maksymalna.
- Otwarte płytki lub suchy katalizator. Ten system jest przeznaczony do długotrwałej eksploatacji. Wydajność waha się od jednego do dwóch litrów gazu na minutę. Pozycja otwarta zapewnia maksymalną wydajność chłodzenia.
Sprawność silników wodorowych rośnie z każdym rokiem. Obecnie zaczynają być uruchamiane urządzenia hybrydowe na wodór i benzynę. Z kolei konstruktorzy wciąż poszukują najbardziej wydajnego modelu katalizatora, który zapewnia jeszcze większą wydajność.
DIY silnik wodorowy
Generator
Aby stworzyć wydajny silnik wodorowy DIY do swojego samochodu, musisz zacząć od generatora. Najprostszym generatorem domowej roboty jest szczelny pojemnik z płynem, w którym zanurzone są elektrody. Do takiego urządzenia wystarczy zasilanie 12V.
Oprawa jest montowana na pokrywie konstrukcji. Usuwa mieszaninę wodoru i tlenu. W rzeczywistości jest to podstawa generatora silnika wodorowego, który jest połączony z silnikiem spalinowym.
Aby stworzyć kompletny system, będziesz potrzebować dodatkowej pamięci i baterii. Najlepiej jest użyć filtra dopływowego jako obudowy lub można kupić specjalną instalację. W tym drugim przypadku stosuje się cylindryczne elektrody o zwiększonej wydajności.
Jak widać, nie jest trudno wyodrębnić odpowiedni gaz do reakcji. Dużo trudniej jest go wyprodukować w ilości wymaganej dla silnika wodorowego. Aby zwiększyć wydajność, konieczne jest użycie elektrod miedzianych. W skrajnych przypadkach odpowiednia jest również stal nierdzewna.
Podczas reakcji prąd musi być dostarczany o różnej mocy. Dlatego nie można obejść się bez jednostki elektronicznej. Ponadto w zbiorniku zawsze musi znajdować się pewna ilość wody, aby reakcja zaszła w normalnych warunkach. Automatyczny system uzupełniania w silniku wodorowym rozwiązuje ten problem. Intensywność elektrolizy zapewnia odpowiednią ilość soli.
Ważny! Jeśli woda jest destylowana, elektroliza w ogóle nie będzie.
Aby przygotować wodę do silnika wodorowego, należy pobrać 10 litrów płynu i dodać łyżkę stołową wodorotlenku.
Urządzenie silnika wodorowego
Przede wszystkim musisz zadbać o dodatkowe zbiorniki i orurowanie. Silnik wodorowy wymaga czujnika poziomu wody, który jest zainstalowany na środku pokrywy. Zapobiegnie to fałszywemu wyzwalaniu podczas poruszania się w górę iw dół. To on w razie potrzeby wyda polecenie automatycznemu systemowi uzupełniania.
Czujnik ciśnienia odgrywa szczególną rolę. Włącza się przy 40 psi. Gdy tylko ciśnienie wewnętrzne osiągnie 45 psi, pompa jest wyłączana. Powyżej 50 psi bezpiecznik zadziała.
Bezpiecznik silnika wodorowego powinien składać się z dwóch części: zaworu zwalniania awaryjnego i przepony bezpieczeństwa. Płytka bezpieczeństwa uaktywnia się, gdy ciśnienie osiągnie 60 psi, nie powodując żadnych uszkodzeń systemu.
Użyj najzimniejszej świecy, aby usunąć ciepło. Wtyki z platynowymi końcówkami nie są odpowiednie. Platyna jest doskonałym katalizatorem reakcji wodoru i tlenu.
Ważny! Zwróć szczególną uwagę na stworzenie wentylacji skrzyni korbowej silnika wodorowego.
Część elektryczna
Ważną rolę w obwodzie elektrycznym silnika wodorowego pełni timer 555, który pełni rolę generatora impulsów. Ponadto może służyć do regulacji częstotliwości i szerokości impulsu.
Ważny! Timer ma trzy zakresy częstotliwości. Rezystancja rezystora w granicach 100 omów. Połączenie odbywa się równolegle.
Płyta silnika wodorowego musi mieć dwa timery impulsów 555. Pierwszy musi mieć większe kondensatory. Sygnał wyjściowy z nogi 3 trafia do drugiego generatora. Właściwie to zawiera.
Trzecie wyjście drugiego zegara impulsowego generatora wodoru jest podłączone do rezystorów 220 i 820 Ohm. Tranzystor wzmacnia prąd do żądanej wartości. Za jego zabezpieczenie odpowiada dioda 1N4007. Zapewnia to normalne działanie całego systemu.
Wynik
Teraz silnik wodorowy nie jest już wytworem wyobraźni naukowców, ale bardzo realnym wynalazkiem, który można przeprowadzić niezależnie. Oczywiście pod względem właściwości taka jednostka będzie gorsza od modelu fabrycznego. Ale oszczędności dla silnika spalinowego nadal będą zauważalne.
Silniki wodorowe nie tylko pomagają zmniejszyć zużycie benzyny, ale są również całkowicie bezpieczne dla środowiska. Dlatego już w pierwszym kwartale sprzedaż wodorowego samochodu marki Toyota pobiła wszelkie rekordy w Japonii.