Vehicule alimentate cu hidrogen. Probleme și sarcini de dezvoltare a motoarelor cu hidrogen

Postat inițial de zilm la De ce nu vom conduce niciodată mașini cu hidrogen

Toyota a anunțat recent că eliberează publicului toate brevetele sale legate de vehiculele cu celule de combustie, iar acestea sunt acum disponibile pentru utilizare gratuit. Vestea este emoționantă că există deja 5.680 de brevete, gândiți-vă cât de mult au încercat avocații corporativi, patentând totul până la rotunjimea butoanelor. Dar acesta nu este singurul lucru, pentru că anul trecut a fost Tesla care a devenit primul din lumea trolilor de brevete și a instanțelor nesfârșite care și-au deschis brevetele. Apropo, compania care producea cea mai faimoasă mașină electrică avea mai puțin de trei sute.

Toyota Mirai este prima mașină din lume alimentată cu hidrogen.
elemente care pot fi cumpărate mai degrabă decât închiriate.
Dar vreau să vorbesc nu atât de mult despre acest eveniment, cât despre de ce chiar și apariția primei mașini cu pile de combustibil pe care o puteți cumpăra nu schimbă nimic pentru mașinile cu hidrogen și de ce această ramură de dezvoltare este absolut o fundătură. Elon Musk, CEO Tesla Motors, numește celulele de combustie „fool cells” (fool cells), experții în baterii sunt de acord că toată lumea din industrie știe că pilele de combustibil sunt o prostie, doar că nu toată lumea o admite, mă voi concentra pe fapte.



Din cauza scăderii prețului petrolului, costul unui galon (3,76 litri) de benzină în Statele Unite a scăzut
la 2 USD, dar nici în timpul prețurilor scumpe ale petrolului nu au crescut peste 4 USD.
1. Hidrogenul este scump.
Este doar un fapt. Prețul actual de piață pentru gaz este de 8,96 USD per galon echivalent de benzină, 0,997 kg (date octombrie 2014). Rezervorul Toyota Mirai contine 5 kg de hidrogen. Astfel, o benzinărie te-ar costa 45 USD și ar fi suficient pentru 480 km conform metodologiei de testare EPA (datele nu au fost încă verificate de EPA, dar este puțin probabil ca această cifră să fie mai mare), ceea ce se traduce în 9,38 USD pe 100 km. Pentru comparație, Toyota Prius parcurge aceiași 100 km pentru 2,76 USD și Modelul Tesla S - 2,99 USD utilizând aceeași metodologie EPA și prețurile medii curente din SUA.

Până în 2017 anul Toyota planuri de a aduce emisiune anuală Mirai pana la 2.100 de bucati.
Deși există multe estimări care sugerează că costul hidrogenului va scădea la 3 USD per kg la volume mari (și mai aproape de prețul actual al benzinei), chiar și Toyota însăși este mai puțin optimistă în previziunile sale: costul unui rezervor Mirai va scădea la 30 USD în viitor. Acum, Statele Unite produc 7,31 milioane kg de hidrogen pe zi, aproximativ 2.600 milioane kg pe an. Cu un kilometraj mediu anual de aproximativ 21.500 km, ar fi suficient pentru 12 milioane de mașini, adică chiar dacă 10% din toate mașinile noi ar fi vândute în Statele Unite în 10 ani, producția s-ar dubla doar, ceea ce nu ar da astfel de mașini. o reducere drastică de preț.

Firma de reformare cu abur gaz naturalîn hidrogen.
2. Producția de hidrogen este „mai murdară” decât generarea de energie
Astăzi, 95% din hidrogen este produs din hidrocarburi folosind o reacție de reformare cu abur sau de oxidare parțială. Rămășițe din gaze naturale sau hidrocarburi CO 2, cel cu care toate țările luptă împreună cu dezvoltarea Energie alternativași mașini alternative. Dacă ne amintim că Europa și Asia, spre deosebire de Statele Unite, nu au propriul gaz natural pentru a face hidrogen din el, atunci totul devine și mai trist. Acum, utilizarea hidrogenului îl face direct dependent de prețul gazului, care nu este mult diferit de dependența de petrol, în timp ce electricitatea este generată din o duzină de surse diferite. Teoretic, hidrogenul poate fi obținut prin electroliză, dar acum un astfel de gaz pentru Statele Unite va fi de 3 ori mai scump decât cel obținut din metan. Mai mult, deoarece generarea de electricitate nu este un proces prietenos cu mediul, dar transformarea energiei electrice în hidrogen, apoi înapoi de la hidrogen la electricitate în celulele de combustie are o eficiență generală scăzută, emisiile vor fi mult mai mari decât la vehiculele electrice.

Reacție de reformare cu abur metan: as
produs secundar emite notoriul CO 2
Pentru a produce un kilogram de hidrogen este nevoie de 52,5 kWh într-un electrolizor cu o eficiență de 75%. Astfel, o Toyota Mirai care folosește hidrogen produs prin electroliză va consuma 54,69 kWh la 100 km. Chiar și uriașul Model S, de peste 2 tone, consumă 23,75 kWh la 100 km, în timp ce Mirai este vizibil mai mic și nu se poate lăuda cu o accelerație la sute în 4 secunde. Adăugați la aceasta transportul hidrogenului, compresia, construcția de electrolizoare, construcția de stații de alimentare cu hidrogen și devine clar că nici măcar teoretic nu aceasta este modalitatea de reducere a emisiilor nocive în atmosferă.

Stația de alimentare cu hidrogen costă 2 milioane de dolari și
este capabil să umple doar 30 de mașini pe zi.
3. Infrastructura cu hidrogen este foarte scumpă și subdezvoltată.
O stație de alimentare cu hidrogen costă 2 milioane de dolari. California a cheltuit deja 100 de milioane de dolari pe hidrogen benzinării. Prețul ridicat al stației este confirmat și de surse europene, de exemplu, doar sprijinul de stat pentru o stație din Marea Britanie este de 1 milion de lire sterline.Crezi că o astfel de stație poate deservi sute de mașini? Nu, stațiile sunt proiectate pentru a alimenta maximum 30 de vehicule pe zi. Pe de o parte, nu aveți nevoie de mai mult, de unde pot veni cel puțin două, dar, pe de altă parte, supraalimentarea Tesla Motors pentru 6-12 rafturi costă compania 100.000 - 150.000 USD, iar o versiune mai avansată cu panouri solare pe acoperiș și baterii de 500 kWh pentru a economisi energie solaraîn „întreg” 300.000 USD. Inutil să adăugăm că o astfel de stație poate deservi de fapt mai mult de o sută de mașini pe zi.

În doar un an, fără nicio asistență guvernamentală, Tesla Motors a făcut-o
posibil călătorii lungi pe Model S în Europa de Vest.
Există acum 13 stații de alimentare cu hidrogen în SUA. În 2015, intenționează să mai deschidă câteva zeci. Cred că nu mă înșel dacă spun că aceste planuri au urmat mașinile cu hidrogen în ultimii 10 ani. Adevărat, doar unul Tesla Motors, folosind o parte din profiturile din vânzarea vehiculelor sale electrice fără subvenții guvernamentale, într-o lună, decembrie 2014, a deschis 54 dintre supraalimentatoarele sale, 12 dintre ele în SUA, fiecare cu 6-8 suporturi de încărcare. Pe parcursul anului, în Europa au fost deschise peste 120 de supraalimentări, tot atâtea stații de hidrogen ar costa un sfert de miliard de dolari.

Hidrogen Hyundai Tucson costă 144.400 USD și chiar atât de mare
pretul nu inseamna ca nu este subventionat de producator.
4. Mașinile cu hidrogen sunt scumpe.
Deși Toyota Mirai va fi vândută mai departe piata americana pentru 62.000 USD, majoritatea experților sunt de acord că acest preț este subvenționat de producător ( , ) Nu există cifre exacte de la Toyota însăși, dar acest lucru este confirmat indirect de declarația șefului de cercetare și dezvoltare a companiei că mașinile cu celule de combustibil pot fi competitive din punct de vedere al prețului cu vehicule electrice până în anul 2030 și costul pilelor de combustie. Subvenționează producătorul și confirmă prețul de 144.400 de dolari pentru celulă de combustibil Hyundai Tucson, vândută în Coreea de Sud. Dar chiar și după o subvenție atât de mare de la producător, cumpărătorii nu se grăbesc să cumpere mașini cu celule de combustibil.

Rezervoare CFRP comprimate sub presiune 680 atmosfere
hidrogenul sunt situate sub partea de jos a Toyota Mirai.
5. Nu există un singur avantaj al mașinilor cu hidrogen față de mașinile electrice.
Am enumerat deja majoritatea deficiențelor. O să las siguranța deoparte: deși mi-ar fi teamă să merg pe două rezervoare de hidrogen sub fund, producătorul susține că este sigur, așa că să-l credem. Să încercăm să găsim măcar câteva avantaje ale mașinilor cu hidrogen față de mașinile electrice. Rezervă de putere? Toyota Mirai are 480 km, Tesla Model S are 424 km, Tesla roadster după actualizarea de anul viitor, va putea parcurge aproape 640 km, toate numerele conform aceleiași metodologii de testare EPA, „mere cu mere”, după cum se spune. Și există și hibrizi plug-in, care oferă o simbioză între eficiența vehiculelor electrice cu capacitatea de a conduce cu combustibil convențional pe distanta lunga. În general, rezerva de putere după apariție Tesla deja nu un argument.

Tesla Model S P85D accelerează de la 0 la 100 km/h în 3,3 secunde, în timp ce
mașinile cu hidrogen se mulțumesc doar cu dinamica celor mai slabe „dieseluri”.
Dinamica? Accelerația Toyota Mirai (de la 62.000 USD în SUA) de la aproximativ 10 secunde la sute, Mașină electrică BMW i3 (de la 42.000 USD în SUA) accelerează aceeași viteză în șase secunde și jumătate, iar Model S P85D accelerează la sute ca un McLaren F1. Singurul avantaj rămâne - viteza de realimentare în 3 minute. Acesta ar putea fi un atu dacă stațiile de hidrogen ar fi vreodată ca benzinării. Până în acest punct, avantajul vehiculelor electrice este încărcare constantă acasă sau la serviciu oferă o mașină complet încărcată, fără a fi nevoie să conduci în mod specific undeva. DAR încărcare rapidă face posibilă reîncărcarea completă în timpul prânzului cu familia atunci când călătoriți pe distanțe lungi. Dacă disputa este despre cifre absolute, o schimbare rapidă a bateriei vă permite să continuați să conduceți cu „rezervorul plin” în 1,5 minute.

Honda plănuiește, de asemenea, să lanseze o mașină cu celule de combustibil
la sfârșitul anului 2015, deși deocamdată pare mai degrabă un concept.
Întrebarea se pune în mod rezonabil: de ce atunci este totul Toyota și alte companii. Trebuie clarificat aici că, pe lângă gigantul japonez, doar Honda, Hyundai și nemții (Audi, VW, Mercedes, BMW) s-au arătat interesați de vehiculele cu celule de combustie în momente diferite. Odihnă producatori de automobile le erau indiferenti. În același timp, de la aceste companii se aude din ce în ce mai mult o scădere a interesului (, BMW, Hyundai) pentru mașinile cu celule de combustibil. Asa de,

Mă îndoiesc că recent introdus
conceptul de hidrogen Mercedes F 015 conduce în general.
Pentru ce companii de automobile continuați să faceți mașini cu hidrogen?
a) Diversificare
Proiectarea și construirea unui prototip funcțional poate costa până la 1 milion de dolari. Crearea unui concept de dealer auto este și mai ușoară - nu trebuie să conducă. Pentru companiile cu cifra de afaceri de zeci de miliarde de dolari, aceasta este doar o picătură în ocean. Ce se întâmplă dacă trage și dacă această tehnologie se va dovedi a fi promițătoare în 5 ani.

b) Colaborarea între firme
Honda și BMW cooperează în mod activ cu Toyota și, în unele cazuri, ar fi lipsit de etică și neperspectivă să nu o susținem.

Fiat 500e electric vândut numai în California, SUA pentru conformitate
legislatia de mediu. În Europa, nimeni nu a auzit de această mașină.
c) Respectarea cerințelor de mediu
Cerințele de mediu din țările dezvoltate devin din ce în ce mai dure în fiecare an. De exemplu, pentru California, mai mulți producători produc vehicule electrice doar pentru a se conforma. Acum legislația s-a schimbat, astfel încât a devenit de 5 ori mai profitabil să produci o mașină pe pile de combustie cu hidrogen decât o mașină electrică. Adăugați la acest suport pentru instalarea infrastructurii de realimentare cu granturi permanente și veți obține o rețetă gata făcută pentru existența mașinilor de care producătorii înșiși nu au nevoie.

De 15 ani, toate mașinile Toyota au primit versiuni hibride.
d) Marketing
Acum 15 ani, Toyota a creat o mașină unică pentru acea vreme, Toyota hibrid Prius. La început, producția sa a fost chiar neprofitabilă pentru companie, dar ulterior vânzările au crescut, costurile au scăzut, iar acum cuvântul hibrid și economie pentru toată lumea este asociat în principal cu Toyota. Vânzări mașini hibride alcătuiesc o cotă decentă din veniturile companiei și, după 15 ani, au devenit marje mari. Și apoi sunt mașinile electrice și hibridele plug-in. Pe acest segment, concurența este în creștere rapidă, deși ponderea vânzărilor este încă vizibil mai mică decât cea a hibrizilor convenționali. În același timp, ponderea hibrizilor convenționali începe să scadă, în timp ce vehiculele electrice și hibridele plug-in cresc în fiecare an. În același timp, Toyota nu are nicio evoluție serioasă în acest segment.

Ce trebuie să faci? Așa e, trebuie să faci o „față de poker”, să spui că toate astea sunt o prostie și să continui să vinzi Prius

Toyota a fost primul dezvoltator care a introdus publicului larg un motor cu hidrogen pentru o mașină. În 1997, ei au prezentat SUV-ul FCHV, care nu a fost niciodată lansat în acel moment.

Astăzi, alte companii efectuează cercetări, printre care:

• Honda Motor,
• Volkswagen,
• Motoare generale,
• Daimler AG,
• motor ford,
• BMW și așa mai departe.

Cum funcționează un motor cu hidrogen?

Vehiculele alimentate cu hidrogen pot fi împărțite în trei grupuri:

• o mașină cu doi purtători de energie, care are un motor extrem de economic care poate funcționa atât pe hidrogen pur, cât și pe un amestec al acestuia. Eficiența unui astfel de motor este de 90–95%, în timp ce cea a unui motor diesel este de 50%, iar cea a unui motor pe benzină este de 35%. Astfel de mașini respectă standardul Euro-4;
• o mașină cu hidrogen cu un motor electric încorporat care alimentează principala pilă de combustibil instalată la bord. Acum au fost create mașini cu o eficiență de peste 75%;
• mașini obișnuite care funcționează cu amestec sau hidrogen pur. Evacuarea este mult mai curată, iar eficiența va „crește” cu aproximativ 20%.

Cum funcționează un motor cu hidrogen? Există 2 tipuri de centrale electrice conform principiului de funcționare:

• motoare cu hidrogen combustie interna. Se folosește un motor rotativ;
• centrale electrice pe celule de hidrogen de combustibil - principiul lor de funcționare se bazează pe reactie chimica. Corpul celulei are o membrană care conduce numai protoni și separă camerele cu electrozi - anodul și catodul. Hidrogenul este furnizat camerei anodice, oxigenul este furnizat camerei catodice. Electrozii sunt acoperiți cu un strat de catalizator, de exemplu, este platină. Hidrogenul molecular pierde electroni sub influența unui catalizator. Protonii sunt conduși prin membrană către catod, sub influența unui catalizator, ca urmare a combinării cu electronii, se formează apă. Electronii părăsesc camera anodului circuit electric care este conectat. Aceasta generează curent pentru a alimenta motorul.

Avantaje motor cu hidrogen:

• Produsul de combustie al hidrogenului este apa. Deci, acesta este cel mai ecologic combustibil;
• puterea, răspunsul clapetei de accelerație și alți indicatori ai motorului sunt mai mari decât cele ale celui standard - electricitatea le asigură în totalitate;
• nivel scăzut de zgomot;
• ușurință de întreținere - nu este necesară o transmisie complexă și există mai puține piese de frecare;
• cost scăzut;
• consum redus de combustibil și viteza mare benzinărie;
• rezervă de putere mai mare;
• hidrogenul are un mare potenţial ca vedere alternativa combustibil, deoarece poate fi obținut din diverse surse, inclusiv energie solară sau eoliană;
• materia primă principală - apa - este liberă.

Dezavantajele unui motor cu hidrogen:

• Utilizare celule de combustibilîn motor conventional este plin de incendiu sau explozie datorită designului său.
• Costul lor este, de asemenea, foarte mare.
• Greutatea mașinii crește ca urmare a utilizării convertoarelor de curent și a bateriilor puternice.
• Procesul de obținere a hidrogenului din apă, de asemenea, nu este ieftin, la fel ca și transportul de combustibil nou.
• Prevăzut și probleme ecologice- o creștere a cantității de hidrogen din atmosferă poate afecta negativ stratul de ozon al Pământului.
• - de asemenea nociv pentru mediu inconjurator proces.
• Una dintre problemele vehiculelor cu hidrogen este preț mare platina, necesara reactiei chimice din motor.
• Lipsa stațiilor de alimentare cu hidrogen face ca mașinile cu hidrogen să fie necompetitive în comparație cu mașinile convenționale.
• Problema de stocare nu a fost rezolvată. Până în prezent, se propune păstrarea sub formă lichefiată sau sub formă presiune ridicata dar cercetările sunt în desfășurare.

Pile de combustibil cu hidrogen

LA ani diferiti au fost folosite pile de combustibil cu hidrogen:

• pentru tractoare
• locomotive,
• submarine,
• elicoptere
• într-o mașină de golf
• pe o motocicleta.

Mașinile și autobuzele alimentate cu hidrogen folosesc celule cu membrană de schimb de protoni (PEM) și sunt compacte și ușoare.

Auto pe hidrogen

• Toyota care a îmblânzit hidrogenul, Fuel Cell Sedan, este confortul și spațiul modelului standard. Pentru a mări spațiul în cabină și portbagaj, rezervoarele de hidrogen comprimat sunt amplasate în podeaua mașinii. Mașina este proiectată pentru cinci pasageri, prețul va fi de 67.500 USD.
• Tehnologiile spațiale în viața de zi cu zi. BMW Hydrogen 7 și-a dovedit deja capacitățile în practică, aproximativ o sută Mașini BMW Hydrogen 7 a fost testat de personalități importante din cultură, politică, afaceri și mass-media. Experienta de testare in conditii reale a arătat că trecerea la hidrogen este pe deplin compatibilă cu confortul, dinamica și siguranța la care te-ai aștepta de la un BMW. Mașinile pot fi schimbate de la un tip de combustibil la altul. viteza maxima 229 km/h
• Generator Honda FCX Clarity. Potrivit dezvoltatorilor, este posibil să se conecteze la un transformator și să furnizeze energie electrică la toate aparatele de uz casnic. Rezervoarele de hidrogen sunt sub locurile din spate, iar după o realimentare completă va dura 500 km. Preț de la 62807 USD.
• Unele autobuze MAN funcționează cu hidrogen.

Motoarele cu hidrogen ale viitorului

• General Motors (GM) și Honda Motor au început o nouă cooperare în sectorul auto. Ambele companii intenționează să dezvolte în comun pile de combustibil cu hidrogen în următorii șapte ani. Schimbul de know-how va ajuta la reducerea costului tehnologiei și făcându-l un obiectiv major pentru a răspunde la creșterea cerințelor globale de reducere a emisiilor, standardul Euro 4 are un cadru strict.
• Centrala electrică a mașinii poate servi și ca centrală electrică pentru casă, furnizându-i energie timp de 5 zile.
• Fiecare producător în curând se așteaptă să vândă cel puțin o mie de ecocars pe an, prețul așteptat este de 97.000 USD.
• Până în 2050, hidrogenul ca sursă de combustibil va acoperi o treime din energia produsă.

Dar Elon Musk (șeful SpaceX și Tesla) este extrem de critic față de noul combustibil, având în vedere crearea acestuia truc de marketing. Musk a declarat că utilizarea tehnologiei nu va rezolva probleme reale de transport și că în baterii litiu-ion densitatea de stocare a energiei depășește toate dezvoltările hidrogenului. Ce crezi?

Vânzări masina Toyota Mirai ("viitorul" în japoneză) - prima mașină din lume produsă în serie cu un motor pe hidrogen. Prețul noutății este de 7.236.000 de yeni (aproximativ 61.100 de dolari), în timp ce guvernul japonez subvenționează achiziția cu 2,02 milioane de yeni (puțin peste 17.000 de dolari). Conform planurilor companiei, vânzările ar fi trebuit să înceapă în primăvara lui 2015, însă, întrucât numărul de precomenzi a depășit așteptările, s-a decis amânarea datei la o dată anticipată.

Mirai este un sedan cu patru uși propulsat de un motor electric cu o capacitate de 151 CP. s., primind energie de la un convertor, a cărui substanță inițială este hidrogenul, stocat în două rezervoare din fibră de carbon sub o presiune de 70 MPa. Oxigenul necesar pentru reacția chimică provine direct din radiatorul mașinii în timp ce acesta este în mișcare. O realimentare este suficientă pentru o alergare de 480 km, iar umplerea în sine cu 5 kilograme (170 litri) de hidrogen durează aproximativ 3 minute. Viteza maximă a lui Mirai este de 111 mph (aproximativ 180 km/h), în timp ce este nevoie de 9 secunde pentru a accelera până la 100 km/h.

Sub capota Miraiului

În Europa, mașina va fi prezentată oficial la Salonul Auto de la Geneva, iar în America, vânzările vor începe la sfârșitul anului viitor la un preț de 57.500 de dolari (care este comparabil cu creația lui Elon Musk - Mașini electrice Tesla) numai în California și numai în cantitate de 200 de exemplare - pe acest moment Nu există stații de alimentare cu hidrogen în Statele Unite, iar Toyota, împreună cu Air Liquide, intenționează să construiască 12 dintre ele până la începutul vânzărilor - prețul unei stații este de 7,2 milioane de dolari. După cum era de așteptat, prețul final al unei mașini, luând în considerare toate reducerile și subvențiile guvernamentale, ar putea fi de 45.000 USD.

Înăuntrul Mirai

Pe lângă scopul său direct, centrala electrică a mașinii poate servi și ca un fel de centrală electrică de casă pentru casă: inginerii susțin că, cu ajutorul sistemului Power take off pe care l-au dezvoltat, casa japoneză obișnuită poate fi alimentată cu energie electrică generată. timp de 5 zile. Este interesant de remarcat că ideea acestei utilizări non-standard a mașinii a apărut din cauza riscurilor semnificative de dezastre în Japonia, când tsunami-ul lasă orașe întregi fără electricitate.

Indiferent dacă Elon Musk are motive de îngrijorare, TASS, referindu-se la fostul ministru al Arabiei Saudite Ahmed Zaki Yamani, observă că „era petrolului se apropie de sfârșit”:

Ca urmare a proliferării surselor alternative, cererea de petrol va scădea. În domeniul producerii de energie electrică, aceasta este deja înlocuită de turbine nucleare și eoliene. Este încă nevoie de petrol pentru transport, dar cererea acolo scade din cauza răspândirii tot mai mari a hibridului și mașini electrice. Era petrolului se va încheia în sfârșit dacă va fi posibil să introducem practic combustibilul cu hidrogen și să îl producem ieftin.”

Companiile auto dezvoltă noi tipuri de motoare pentru mașinile viitorului. Cineva pariază pe motoare electrice, în timp ce cineva dezvoltă motoare cu hidrogen. Luați în considerare motorul cu hidrogen și avantajele acestuia.

Cum functioneazã?

mașina pornită combustibil hidrogen are o așa-numită pilă de combustibil sau științific - un generator electrochimic. Acesta este un fel de baterie „eternă”, în interiorul căreia are loc reacția de oxidare a hidrogenului, iar ieșirea este vapori de apă puri, azot și electricitate. Acestea. epuizarea unor astfel de mașină cu hidrogen ecologic, conține zero dioxid de carbon CO2.

O mașină cu pile de combustie este practic o mașină electrică. Doar cu o baterie mai compactă: capacitate baterie litiu-ion De 10 ori mai puțin decât o mașină electrică convențională. Aici, bateria este necesară doar ca tampon pentru a stoca energia obținută din frânarea regenerativă și pentru porniri rapide la rece.

Faptul este că principala sursă de energie - un bloc de celule de combustibil - nu intră imediat în modul de funcționare. Pe primele prototipuri mașini cu hidrogen asta a durat aproximativ o oră și jumătate. Pe cele moderne - nu mai mult de 2 minute pentru a începe transformarea hidrogenului și a aerului în vapori de apă, azot și electricitate. Dar pentru încălzire Temperatura de Operare când randamentul unității atinge 90% durează de la 15 minute până la o oră în funcție de temperatura ambiantă.

Cilindrii stochează 5 kg de hidrogen, oferind o autonomie de croazieră de până la 500 km. Alimentare completă cilindrii vor dura trei minute.

Principalele dezavantaje

Principalul dezavantaj este costul ridicat. Pe lângă generatorul electrochimic, care productie in masa poate costa mai puțin decât bateriile pentru vehiculele electrice, avem nevoie de rezervoare mai durabile și mai ușoare. Pentru aceasta, se folosește fibră de carbon scumpă.

Următorul neajuns grav- eficienta energetica. Dacă se foloseşte hidrogen de îndată ce intermediarîn lanțul de livrare a energiei de la centrala electrică la roțile mașinii, atunci eficiența nu va fi mai mare de 30%, ținând cont de pierderile pentru pomparea și răcirea hidrogenului înainte de realimentare. Spre deosebire de 70-80% pentru vehiculele electrice.

Dacă hidrogenul este obținut din gazul petrolier asociat, atunci eficiența devine incomparabil mai mare - până la 70%. Adevărat, cu prețul emisiilor de dioxid de carbon.

Dacă acum producem mașini cu motoare pe hidrogen, atunci de unde putem obține benzinării? În Europa, numărul de stații de alimentare cu hidrogen se numără pe degete, nu le avem deloc. Pentru astfel de cazuri, inginerii au inventat un motor bivalent care poate funcționa simultan atât cu hidrogen, cât și cu benzină. Acum proprietar mașina asta nu va depinde de prezența combustibilului cu hidrogen la benzinărie.

Vedeți, în cinci-zece ani, când numărul stațiilor de alimentare cu hidrogen din Europa crește, atunci mașinile cu hidrogen vor prinde viață. În timp ce realitățile de astăzi nu sunt roz. Luați, de exemplu, costul unei mașini bazate pe celule pur cu hidrogen - depășește costul masina obisnuita aproape de două ori. Și versiuni hibride cu 20 la sută mai scumpe.

Industria auto modernă se dezvoltă cu accent pe producția de vehicule mai ecologice. Acest lucru se datorează luptei mondiale pentru puritatea aerului atmosferic prin reducerea emisiilor de dioxid de carbon. Creșterea constantă a prețurilor la benzină îi obligă pe producători să caute și alte surse de energie. Mulți producători auto de top se mută treptat la producție în serie mașini care funcționează combustibil alternativ, care în viitorul foarte apropiat va duce la apariția pe drumurile lumii a unui număr suficient nu numai de mașini electrice, ci și de mașini cu motoare alimentate cu combustibil hidrogen.

Cum funcționează mașinile cu hidrogen

O mașină alimentată cu hidrogen este proiectată pentru a reduce emisiile de dioxid de carbon în atmosferă, precum și alte impurități nocive. Utilizarea hidrogenului pentru a propulsa o roată vehicul, posibil în două moduri diferite:

• utilizarea unui motor cu combustie internă pe hidrogen (VDVS);
• centrală electrică unitate electrica lucrand din elemente de hidrogen(VE).

VVS este un analog al motoarelor utilizate pe scară largă astăzi, combustibilul pentru care este propanul. Acest model de motor este cel mai ușor de reconfigurat pentru a funcționa pe hidrogen. Principiul său de funcționare este același ca motor pe benzina, doar hidrogenul lichefiat intră în camera de ardere în loc de benzină. O mașină cu energie regenerabilă este, de fapt, o mașină electrică. Hidrogenul este aici doar o materie primă pentru generarea de energie electrică necesară pentru a alimenta un motor electric.

Elementul hidrogen este format din următoarele părți:

• corp;
• o membrană care permite trecerea numai protonilor - împarte capacitatea în două părți: anod și catod;
• un anod acoperit cu un catalizator (paladiu sau platină);
• catod cu acelasi catalizator.

Principiul de funcționare al VE se bazează pe o reacție fizico-chimică, constând din următoarele:

Astfel, atunci când mașina este în mișcare, nu se emite dioxid de carbon, ci doar vapori de apă, electricitate și oxid nitric.

Caracteristicile cheie ale mașinilor cu hidrogen

Principalii jucători de pe piața auto au deja prototipuri ale produselor lor folosind hidrogen ca combustibil. Cu siguranță puteți evidenția caracteristicile tehnice individuale ale unor astfel de mașini:

• viteza maxima dezvoltata pana la 140 km/h;
• kilometrajul mediu de la o realimentare este de 300 km (unii producători, de exemplu, Toyota sau Honda, declară dublul cifrei - 650 sau, respectiv, 700 km numai pe hidrogen);
• timp de accelerație până la 100 km/h de la zero - 9 secunde;
• puterea centrală de până la 153 de cai putere.

Parametri destul de buni chiar și pentru motoarele pe benzină. Nu a existat încă o schimbare către Forțele Aeriene care utilizează H2 lichefiat sau vehicule alimentate cu energie regenerabilă și nu este clar care dintre aceste tipuri de motoare va obține cel mai bine specificațiiși indicatori economici. Dar astăzi, au fost produse mai multe modele de mașini cu acționare electrică, alimentate cu energie regenerabilă, care oferă o eficiență mai mare. Deși consumul de hidrogen pentru a obține 1 kW de energie este mai mic în VDVS.

În plus, reechiparea motoarelor cu ardere internă pentru hidrogen în vederea creșterii eficienței necesită o modificare a sistemului de aprindere al instalației. Problema arderii rapide a pistoanelor și supapelor din cauza mai multor temperatura ridicata arderea hidrogenului. Aici se va decide totul dezvoltare ulterioară ambele tehnologii, precum și dinamica prețurilor în timpul tranziției la producția de masă.

Avantaje și dezavantaje ale mașinilor care funcționează pe hidrogen

Printre principalele avantaje ale vehiculelor cu hidrogen se numără:

• prietenos ridicat cu mediul, constând în absența celor mai multe Substanțe dăunătoareîn evacuarea tipică pentru funcționarea unui motor pe benzină - dioxid de carbon și monoxid de carbon, oxid și dioxid de sulf, aldehide, hidrocarburi aromatice;
• Mai mult Eficiență ridicată, comparativ cu mașinile pe benzină;

• mai puțin zgomot de la motor;
• lipsa sistemelor complexe, nesigure de alimentare cu combustibil și de răcire;
• posibilitatea utilizării a două tipuri de combustibil.

În plus, vehiculele cu propulsie pneumatică au o greutate mai mică și un volum mai util, în ciuda necesității de a instala rezervoare de combustibil.

Dezavantajele mașinilor cu hidrogen includ:

• volumul centralei electrice la utilizarea pilelor de combustibil, ceea ce reduce manevrabilitatea mașinii;
• costul ridicat al elementelor de hidrogen în sine datorită paladiului sau platinei pe care le conțin;
• imperfecțiunea proiectării și incertitudinea materialului pentru fabricarea rezervoarelor pentru combustibil hidrogen;
• lipsa tehnologiei de stocare a hidrogenului;
• lipsa stațiilor de alimentare cu hidrogen, a căror infrastructură este foarte slab dezvoltată în întreaga lume.

Cu toate acestea, odată cu trecerea la producția de masă a mașinilor echipate cu hidrogen centrale electrice, majoritatea acestor neajunsuri vor fi cu siguranță eliminate.

Ce vehicule alimentate cu hidrogen sunt deja în producție

Cele mai importante companii de automobile din lume, cum ar fi BMW, Mazda, Mercedes, Honda, MAN și Toyota, Daimler AG și General Motors sunt angajate în producția de vehicule alimentate cu hidrogen. Printre modele experimentale, iar unii producători au deja unele la scară mică, există mașini care funcționează doar cu hidrogen, sau cu posibilitatea de a folosi două tipuri de combustibil, așa-zișii hibrizi.

Astfel de modele de vehicule cu hidrogen sunt deja produse, cum ar fi:

• Ford Focus FCV;
• Mazda RX-8 hidrogen;
• Mercedes-Benz Clasa A;
• Honda FCX;
• Toyota Mirai;
• Autobuze OM Leu Autobuz urban și Ford E-450;
• mașină hibridă pentru două tipuri de combustibil BMW Hydrogen 7.

Astăzi putem spune cu siguranță că, în ciuda dificultăților existente (noul își face mereu drum cu greu), viitorul aparține mai multor mașini verzi. Mașinile care rulează cu hidrogen vor fi concurență demnă Vehicule electrice.