Skema e funksionimit të një motori me djegie të brendshme në hidrogjen. Llojet dhe parimi i funksionimit të motorëve me hidrogjen

Kompanitë e automjeteve po zhvillojnë lloje të reja motorësh për makinat e së ardhmes. Dikush po bast për motorët elektrikë, ndërsa dikush po zhvillon motorë hidrogjeni. Konsideroni motorin e hidrogjenit dhe avantazhet e tij.

Si punon?

Një makinë me energji hidrogjeni ka një të ashtuquajtur qelizë karburanti ose, shkencërisht, një gjenerator elektrokimik. Kjo është një lloj baterie "e përjetshme", brenda së cilës zhvillohet reaksioni i oksidimit të hidrogjenit dhe dalja është avulli i pastër i ujit, azoti dhe energjia elektrike. ato. shkarkimi i një makine të tillë hidrogjeni është miqësor me mjedisin, përmban zero dioksid karboni CO2.

makinë me qelizat e karburantit në thelb një makinë elektrike. Vetëm me një bateri më kompakte: kapacitet bateri litium-jon 10 herë më pak se një makinë elektrike konvencionale. Këtu, bateria nevojitet vetëm si një tampon për të ruajtur energjinë e marrë nga frenimi rigjenerues dhe për fillimet e shpejta të ftohta.

Fakti është se burimi kryesor i energjisë - një bllok i qelizave të karburantit - nuk hyn menjëherë në modalitetin e funksionimit. Në prototipet e para makina me hidrogjen kjo zgjati rreth një orë e gjysmë. Në ato moderne - jo më shumë se 2 minuta për të filluar konvertimin e hidrogjenit dhe ajrit në avull uji, azot dhe energji elektrike. Por për ngrohje temperatura e funksionimit kur efikasiteti i njësisë arrin 90% zgjat nga 15 minuta në një orë në varësi të temperaturës së ambientit.

Cilindrat ruajnë 5 kg hidrogjen, duke siguruar një distancë lundrimi deri në 500 km. Mbushja e plotë e cilindrave do të zgjasë tre minuta.

Disavantazhet kryesore

Disavantazhi kryesor është kostoja e lartë. Përveç një gjeneratori elektrokimik, i cili në prodhim masiv mund të kushtojë më pak se bateritë për automjetet elektrike, nevojiten edhe tanke të forta dhe të lehta. Për këtë, përdoret fibra e shtrenjtë e karbonit.

Tjetra mangësi serioze- efikasitetit të energjisë. Nëse hidrogjeni përdoret sa më shpejt e ndërmjetme në zinxhirin e shpërndarjes së energjisë nga termocentrali në rrotat e makinës, atëherë efikasiteti do të jetë jo më shumë se 30%, duke marrë parasysh humbjet për pompimin dhe ftohjen e hidrogjenit përpara karburantit. Ndryshe nga 70-80% për automjetet elektrike.

Nëse hidrogjeni merret nga gazi shoqërues i naftës, atëherë efikasiteti bëhet pakrahasueshëm më i lartë - deri në 70%. Vërtetë, me koston e emetimeve të dioksidit të karbonit.

Nëse tani po prodhojmë makina me motorë hidrogjeni, atëherë ku mund t'i gjejmë pikat e karburantit? Në Europë numërohen me gishta numri i stacioneve të hidrogjenit, nuk i kemi fare. Për raste të tilla, inxhinierët kanë shpikur një motor bivalent që mund të funksionojë njëkohësisht me karburant hidrogjen dhe benzinë. Tani pronar këtë automjet nuk do të varet nga disponueshmëria në pikën e karburantit karburant hidrogjen.

E shihni, pas pesë deri në dhjetë vjet, kur numri i stacioneve të mbushjes me hidrogjen në Evropë të rritet, atëherë makinat me hidrogjen do të marrin jetë. Ndërsa realitetet e sotme nuk janë rozë. Merrni të paktën koston e makinës në një pastrim elementet e hidrogjenit- tejkalon koston makinë e zakonshme pothuajse dy herë. Dhe 20 për qind versione hibride më të shtrenjta.

Shitjet e Toyota Mirai ("e ardhmja" në japonisht) - e para në botë makinë stok me një motor hidrogjeni. Çmimi i risisë është 7,236,000 jen (afërsisht 61,100 dollarë), ndërsa qeveria japoneze e subvencionon blerjen me 2.02 milion jen (pak më shumë se 17,000 dollarë). Sipas planeve të kompanisë, shitjet duhej të fillonin në pranverën e vitit 2015, megjithatë, duke qenë se numri i porosive paraprake i tejkaloi pritjet, u vendos që data të shtyhej në një datë të hershme.

Mirai është një sedan me katër dyer i fuqizuar nga një motor elektrik me një kapacitet prej 151 kf. s., i cili merr energji nga një konvertues, substanca fillestare e të cilit është hidrogjeni, i ruajtur në dy rezervuarë me fibër karboni nën një presion prej 70 MPa. Kërkohet për reaksion kimik Oksigjeni vjen direkt nga radiatori i makinës ndërsa ajo është në lëvizje. Një karburant është i mjaftueshëm për një vrapim prej 480 km, dhe vetë mbushja me 5 kilogramë (170 litra) hidrogjen zgjat rreth 3 minuta. Shpejtësia maksimale e Mirai është 111 mph (rreth 180 km/h), ndërsa për të përshpejtuar në 100 km/h nevojiten 9 sekonda.

Nën kapuçin e Mirait

Në Evropë, makina do të prezantohet zyrtarisht në Motor Show në Gjenevë, dhe në Amerikë, shitjet do të fillojnë në fund të vitit të ardhshëm me një çmim prej 57,500 dollarë (që është i krahasueshëm me idenë e Elon Musk - Makina elektrike Tesla) vetëm në Kaliforni dhe vetëm në shumën prej 200 kopjesh - në ky moment Nuk ka stacione mbushjeje hidrogjeni në Shtetet e Bashkuara dhe Toyota, së bashku me Air Liquide, planifikon të ndërtojë 12 prej tyre deri në fillimin e shitjeve - çmimi i një stacioni është 7.2 milion dollarë. Siç pritej, çmimi përfundimtar i një makine, duke marrë parasysh të gjitha zbritjet dhe subvencionet e qeverisë, mund të jetë 45,000 dollarë.

Brenda Mirait

Përveç qëllimit të tij të drejtpërdrejtë, termocentrali i makinës mund të shërbejë edhe si një lloj termocentrali shtëpiak për shtëpinë: inxhinierët pohojnë se me ndihmën e Sistemit të ngritjes së energjisë që ata zhvilluan, shtëpia mesatare japoneze mund të mundësohet nga energjia elektrike e prodhuar. për 5 ditë. Është interesante të theksohet se ideja e këtij përdorimi jo standard të makinës lindi për shkak të rreziqeve të konsiderueshme të fatkeqësive në Japoni, kur cunami lë qytete të tëra pa energji elektrike.

Pavarësisht nëse Elon Musk ka ndonjë arsye për t'u shqetësuar, TASS, duke iu referuar ish-ministrit të Arabisë Saudite, Ahmed Zaki Yamani, vëren se "epokës së naftës po i vjen fundi":

Si rezultat i përhapjes së burimeve alternative, kërkesa për naftë do të bjerë. Në fushën e prodhimit të energjisë elektrike, ajo tashmë po zëvendësohet nga turbinat bërthamore dhe me erë. Nafta është ende e nevojshme për transport, por kërkesa atje po bie për shkak të përhapjes në rritje të hibrideve dhe makina elektrike. Epoka e naftës më në fund do të përfundojë nëse është e mundur të prezantohet praktikisht karburanti i hidrogjenit dhe të prodhohet me çmim të ulët.”

Toyota ishte zhvilluesi i parë që prezantoi një motor hidrogjeni për një makinë për publikun e gjerë. Në vitin 1997, ata prezantuan FCHV SUV, i cili nuk u lançua kurrë në atë kohë.

Sot, kompani të tjera po kryejnë kërkime, ndër to:

• Motor Honda,
• Volkswagen,
• General Motors,
• Daimler AG,
• motor Ford,
• BMW dhe kështu me radhë.

Si funksionon një motor me hidrogjen?

Automjetet me hidrogjen mund të ndahen në tre grupe:

• një makinë me dy transportues energjie, e cila ka një motor shumë ekonomik që mund të funksionojë si me hidrogjen të pastër ashtu edhe me një përzierje të tij. Efikasiteti i një motori të tillë është 90–95%, ndërsa ai i një motori me naftë është 50%, dhe ai i një motori me benzinë ​​është 35%. Makina të tilla përputhen me standardin Euro-4;
• makinë me hidrogjen me një motor elektrik të integruar që ushqen qelizën kryesore të karburantit të instaluar në bord. Tani janë krijuar makina me efikasitet mbi 75%;
• makina të zakonshme që funksionojnë me përzierje ose hidrogjen të pastër. Shkarkimi është shumë më i pastër, dhe efikasiteti do të "rritet" me rreth 20%.

Si funksionon një motor hidrogjeni? Ekzistojnë 2 lloje të termocentraleve sipas parimit të funksionimit:

• motorët me hidrogjen djegia e brendshme. Përdoret një motor rrotullues;
• termocentralet në qelizat e hidrogjenit të karburantit - parimi i tyre i funksionimit bazohet në një reaksion kimik. Trupi i qelizës ka një membranë që përcjell vetëm protone dhe ndan dhomat me elektroda - anodë dhe katodë. Hidrogjeni furnizohet në dhomën e anodës, oksigjeni furnizohet në dhomën e katodës. Elektrodat janë të mbuluara me një shtresë katalizatori, për shembull, është platini. Hidrogjeni molekular humbet elektronet nën ndikimin e një katalizatori. Protonet përçohen përmes membranës në katodë, nën ndikimin e një katalizatori, si rezultat i kombinimit me elektronet, formohet uji. Elektronet largohen nga dhoma e anodës në qark elektrik e cila është e lidhur. Kjo gjeneron rrymë për të fuqizuar motorin.

Përparësitë e një motori me hidrogjen:

• Produkti i djegies së hidrogjenit është uji. Pra, ky është karburanti më miqësor ndaj mjedisit;
• fuqia, reagimi i mbytjes dhe treguesit e tjerë të motorit janë më të larta se ato të standardit - energjia elektrike i siguron ato plotësisht;
• niveli i ulët i zhurmës;
• lehtësia e mirëmbajtjes - nuk nevojitet një transmetim kompleks, dhe ka më pak pjesë të fërkimit;
• çmim i ulët;
• konsumi më i ulët i karburantit dhe shpejtësi e lartë pika karburanti;
• rezervë më e lartë e energjisë;
• Hidrogjeni ka potencial të madh si lëndë djegëse alternative, pasi mund të merret nga një sërë burimesh, duke përfshirë energji diellore ose era;
• lënda e parë kryesore - uji - është falas.

Disavantazhet e një motori me hidrogjen:

• Përdorimi i qelizave të karburantit në motor konvencionalështë i mbushur me zjarr ose shpërthim për shkak të dizajnit të tij.
• Kostoja e tyre është gjithashtu shumë e lartë.
• Pesha e makinës rritet si rezultat i përdorimit të konvertuesve të rrymës dhe baterive të fuqishme.
• Procesi i marrjes së hidrogjenit nga uji nuk është gjithashtu i lirë, siç është edhe transporti i karburantit të ri.
• Parashikuar dhe problemet ekologjike- një rritje në sasinë e hidrogjenit në atmosferë mund të ndikojë negativisht në shtresën e ozonit të Tokës.
• - gjithashtu e dëmshme për mjedisi procesi.
• Një nga problemet Automjeti në hidrogjen është cmim i larte platini, i nevojshëm për reaksionin kimik në motor.
• Mungesa e hidrogjenit stacionet e karburantit i bën makinat me hidrogjen jokonkurruese në krahasim me makinat konvencionale.
• Problemi i ruajtjes nuk është zgjidhur. Deri më sot, propozohet të ruhet në formë të lëngshme ose nën shtypje e lartë por kërkimet janë në vazhdim.

Qelizat e karburantit me hidrogjen

AT vite të ndryshme Qelizat e karburantit me hidrogjen janë përdorur:

• për traktorë
• lokomotiva,
• nëndetëset,
• helikopterë
• në një makinë golfi
• në një motoçikletë.

Makinat dhe autobusët me energji hidrogjeni përdorin qeliza të Membranës së Shkëmbimit të Protonit (PEM) dhe janë kompakte dhe të lehta.

Auto me hidrogjen

• Toyota që zbuti hidrogjenin, Fuel Cell Sedan, është komoditeti dhe hapësira e modelit standard. Për të rritur hapësirën në kabinë dhe bagazh, rezervuarët e hidrogjenit të ngjeshur janë të vendosura në dyshemenë e makinës. Makina është projektuar për pesë pasagjerë, çmimi do të jetë 67,500 dollarë.
• Teknologjitë hapësinore në jetën e përditshme. BMW Hydrogen 7 ka provuar tashmë aftësitë e saj në praktikë, rreth njëqind makina BMW Hidrogjeni 7 është testuar nga figura të shquara në kulturë, politikë, biznes dhe media. Përvoja e testimit në kushte reale tregoi se kalimi në hidrogjen është plotësisht i pajtueshëm me komoditetin, dinamikën dhe sigurinë që do të prisnit nga një BMW. Makinat mund të kalojnë nga një lloj karburanti në tjetrin. Shpejtësia maksimale është 229 km/h.
• Gjenerator i energjisë Honda FCX Clarity. Sipas zhvilluesve, është e mundur të lidheni me një transformator dhe të furnizoni me energji elektrike të gjitha pajisjet shtëpiake. Rezervuarët e hidrogjenit janë nën sediljet e pasme, dhe pastaj furnizim të plotë me karburant Ajo ka karburant të mjaftueshëm për 500 km. Çmimi nga 62807 dollarë.
• Pjesë Autobusët MAN punon me hidrogjen.

Motorët e hidrogjenit të së ardhmes

• General Motors (GM) dhe Honda Motor kanë nisur një bashkëpunim të ri në sektorin e automobilave. Të dyja kompanitë planifikojnë të zhvillojnë bashkërisht qelizat e karburantit me hidrogjen gjatë shtatë viteve të ardhshme. Shkëmbimi i njohurive do të ndihmojë në uljen e kostos së teknologjisë dhe duke e bërë atë një objektiv kryesor për t'iu përgjigjur rritjes së kërkesave për reduktimin e emetimeve globale, standardi Euro 4 ka një kornizë strikte.
• Termocentrali i makinës mund të shërbejë edhe si termocentral për shtëpinë duke i dhënë energji për 5 ditë.
• Çdo prodhues në së shpejti pret të shesë të paktën një mijë ekokarona në vit, çmimi i pritshëm është 97,000 dollarë.
• Deri në vitin 2050, hidrogjeni si burim karburanti do të mbulojë një të tretën e energjisë së prodhuar.

Por Elon Musk (kreu i SpaceX dhe Tesla) është jashtëzakonisht kritik ndaj karburantit të ri, duke marrë parasysh krijimin e tij marifet marketingu. Musk deklaroi se përdorimi i teknologjisë nuk do të zgjidhë problemet reale të transportit dhe se në bateri litium-jon dendësia e ruajtjes së energjisë tejkalon të gjitha zhvillimet e hidrogjenit. Çfarë mendoni ju?

Sot, shumë prodhues të automjeteve po mendojnë seriozisht për transportin e së ardhmes. Nëse më parë të gjithë bënin baste vetëm për automjetet elektrike, sot ata kanë një konkurrent serioz - makinat në karburant

elementet. Ne vendosëm të zbulojmë se cilat makina me hidrogjen mund të blihen sot dhe cilat avantazhe kanë ato.

Avantazhi kryesor i qelizave të karburantit është raport i lartë veprim i dobishëm (më shumë se 50%). Gjithashtu, inxhinierët vërejnë kompaktësi dhe peshë relativisht të ulët. impianti i hidrogjenit krahasuar me homologët e benzinës dhe naftës.

Disavantazhet e hidrogjenit përfshijnë infrastrukturën e zhvilluar dobët të stacioneve të karburantit, eksplozivitetin e një përzierjeje hidrogjeni dhe ajri, kostoja e lartë e mirëmbajtjes së një termocentrali me hidrogjen dhe paqëndrueshmëria e lartë e hidrogjenit (më e larta nga të gjithë gazrat e zakonshëm). Kështu që, rreth gjysma e një rezervuari të mbushur zhduket në 9-10 ditë në një makinë me hidrogjen.

5. Toyota FCHV

Zyrtarisht, crossover u prezantua në 2002 në Japoni dhe Shtetet e Bashkuara. Makina u dha me qira për disa muaj, dhe më pas u tërhoq për të kontrolluar rezultatet e testimit. Termocentrali i makinës ishte 90 kW. Makina është duke u përmirësuar gjatë gjithë kohës. Pra, fillimisht, kilometrazhi në një pikë karburanti ishte 350 km (ekskluzivisht në tërheqje elektrike nga një bateri e ngarkuar - 50 km). Tani këto shifra janë përkatësisht 830 dhe 100 km. Rezervuari i karburantit të makinës mban 156 litra hidrogjen. Shpejtësia maksimale e kryqëzimit është rreth 160 km / orë. Në Kaliforni (SHBA), si eksperiment, Toyota FCHV u testuan në taksi, por "lagështia" e teknologjisë nuk e ka justifikuar ende përdorimin e makinave me hidrogjen në shërbim me kilometrazh të lartë ditor.

4. Mercedes-Benz F-Cell

Inxhinierët gjermanë krijuan një makinë me hidrogjen të bazuar në hatchback urban të klasës B në 2010, më vonë ajo u modernizua pak. Fillimisht kilometrazhin maksimal me një pagesë, makina ishte vetëm 160 km, dhe shpejtesi maksimale nuk i kalonte 132 km/h. Me kalimin e kohës, fuqia e motorit u rrit dhe arriti një maksimum prej 134 kf. s., dhe në një rezervuar hidrogjeni, hatchback mund të kapërcejë 402 km. Automjete Mercedes-Benz F-Cell iu lëshua përdoruesve të zakonshëm me qira krejtësisht pa pagesë për 3 muaj ose gjysmë viti. Në total, nga viti 2002 deri në vitin 2012, kompania prodhoi 69 makineri, të cilat janë ende në funksion kryesisht në SHBA, Gjermani, Francë dhe Japoni.

3. Honda FCX Clarity

madhësia e plotë Honda sedan FCX Clarity u prezantua zyrtarisht në 2006. Prodhimi filloi në qershor 2008. Shitjet filluan në të njëjtin vit ekskluzivisht në Japoni. Makina ishte në dispozicion të konsumatorëve në Evropë dhe Amerikë vetëm përmes leasing-ut me një çmim prej 600 dollarë në muaj funksionimi. Kjo shumë përfshinte vetë makinën me qira, çmimin e karburantit, parkimin dhe taksat mbi makinën. Nga viti 2008 deri në vitin 2014, kompania mori me qira rreth 45 automjete vetëm në SHBA dhe 10 secila në Evropë dhe Japoni. Sedani është i pajisur me një motor elektrik me një kapacitet prej 134 kf. me. dhe një çift rrotullues prej 256 Nm. Një rezervuar plot karburant është i mjaftueshëm për rreth 380 km. Në vitin 2014, prodhimi i sedanit u zvogëlua, por menaxherët kryesorë të prodhuesit japonez të automobilave thanë se në fund të vitit aktual ia vlen të pritet premiera e një gjenerate të re të sedanit të hidrogjenit.

2. Hyundai ix35 FCEV

Hidrogjeni kryqëzim korean Hyundai ix35 FCEV ka fituar popullaritet të madh në Shtetet e Bashkuara. Makina u prezantua zyrtarisht më panair ndërkombëtar motorik në Seul në 2013. Termocentrali me kapacitet 136 litra. me. dhe me një çift rrotullues maksimal prej 300 Nm përshpejton makinën në 180 km / orë. Një rezervuar i plotë, i mbushur me hidrogjen në një presion prej 700 atmosferash, mjafton për 600 kilometra. Është interesante se pesha e karburantit në një rezervuar gazi të mbushur plotësisht është më pak se 5.5 kg. Prodhimi i makinës filloi në fund të vitit 2014. Ju mund të blini një Hyundai ix35 FCEV me hidrogjen në Evropë, SHBA dhe disa vende aziatike. Çmimi i makinës në Kore është 144,000 dollarë, nga të cilat 50,000 dollarë kompensohen nga shteti.

1.Toyota Mirai

Ne i dhamë vendin e parë zhvillimit më të fundit dhe, sipas mendimit tonë, më të gjerë - Toyota sedan Mirai. Makina u prezantua për herë të parë në Show Motor në Tokio 2013. Fillimisht makina quhej shkurtesa FCV. Prodhimi i makinës filloi në mars 2015 në Japoni. Termocentrali me kapacitet 154 litra. me. mund të përshpejtojë një makinë me madhësi të plotë deri në 175 km / orë. Nën pjesën e poshtme të makinës janë 2 rezervuarët e karburantit për ruajtjen e hidrogjenit. Njëra shishe është në pjesën e përparme të makinës dhe tjetra është në pjesën e pasme. Gama maksimale e udhëtimit në një pikë karburanti është 650 kilometra. Kostoja bazë e makinës është rreth 70 mijë dollarë, falë subvencioneve në Japoni, makina do t'u kushtojë blerësve vetëm 30,000 dollarë, në SHBA - rreth 50,000.

Pasi të jenë shteruar rezervat natyrore të naftës, njerëzit do të duhet të mbështeten plotësisht pikëpamje alternative marrjen e energjisë. Motori i hidrogjenit, si një zëvendësim për motorët me djegie të brendshme që funksionojnë me ar të zi, është një nga perspektivat për dekadat e ardhshme.

Termocentralet e këtij lloji kanë efikasitet më të madh dhe një shkallë më të ulët toksiciteti. gazrat e shkarkimit. Sidoqoftë, avantazhi kryesor i motorëve që funksionojnë me hidrogjen është furnizim të pakufizuar lëndët e para për prodhimin e karburantit. Uji, është ajo që mund të bëhet baza e karburantit të së ardhmes.

Interesi për përdorimin e hidrogjenit u shfaq gjatë kriza e karburantit Vitet 70, por motori i parë i hidrogjenit u shpik vetëm në fillim të shekullit të 19-të. Teknologjia u përdor vërtet gjatë rrethimit të Leningradit, kur çikrikët e balonave dhe transportit u mbushën me hidrogjen.

Pavarësisht nga avantazhet e dukshme, njohuritë se si të prodhohet hidrogjeni dhe përdorimi i tij për funksionimin e një motori me djegie të brendshme, ka disa "por" domethënëse që ngadalësojnë zbatimin e kësaj teknologjie progresive.

Karakteristikat e hidrogjenit si lëndë djegëse për motorët me djegie të brendshme

• pas djegies, mbetet vetëm avulli i ujit;
• reagimi është shumë më i shpejtë se në rastin e benzinës ose naftës;
• rezistenca ndaj goditjes ju lejon të rritni raportin e kompresimit;
• për shkak të paqëndrueshmërisë së tij, hidrogjeni është në gjendje të depërtojë në zgavrat më të vogla, boshllëqet midis pjesëve (vetëm lidhjet speciale me forcë të lartë janë në gjendje t'i rezistojnë efekteve shkatërruese të hidrogjenit në strukturën metalike);
• transferimi i nxehtësisë i djegies së hidrogjenit është 2.5 herë më i madh se ai i një përzierje benzine;
• gamë të gjerë përgjigjesh. Përqindja minimale e hidrogjenit e mjaftueshme për të reaguar me oksigjenin është vetëm 4%. Ky funksion ju lejon të rregulloni mënyrat e funksionimit të motorit, duke dozuar konsistencën e përzierjes;
• Hidrogjeni ruhet në një gjendje grumbullimi të ngjeshur ose të lëngët. Kur rezervuari prishet, gazi nën presion avullon.

Duke pasur parasysh karakteristikat e mësipërme, përdorimi i hidrogjenit si lëndë djegëse e pastër për motorët me djegie të brendshme është e pamundur pa futjen e ndryshimeve të dizajnit. njësia e fuqisë, si dhe bashkëngjitjet.

Pajisja dhe parimi i funksionimit

Dallimi kryesor midis motorëve me hidrogjen dhe homologëve tanë të zakonshëm të benzinës ose naftës është metoda e furnizimit dhe ndezjes. përzierje pune. Parimi i konvertimit të lëvizjeve reciproke të KShM në punë e dobishme mbetet e pandryshuar. Për shkak të faktit se djegia e karburantit të bazuar në produktet e naftës është e ngadaltë, dhoma e djegies mbushet me një përzierje karburant-ajër pak para momentit që pistoni të ngrihet në ekstremin e tij. pozicioni i lartë(TDC). Shpejtësia e rrufesë e reaksionit të hidrogjenit ju lejon të zhvendosni kohën e injektimit në momentin kur pistoni fillon lëvizje e kthimit në NMT. Në të njëjtën kohë, presioni në sistemi i karburantit nuk duhet të jetë e lartë (4 atm janë të mjaftueshme).

AT kushte ideale motori me hidrogjen mund të ketë një sistem furnizimi me energji elektrike tip i mbyllur. Procesi i përzierjes zhvillohet pa pjesëmarrjen e ajrit atmosferik. Pas goditjes së ngjeshjes, uji mbetet në dhomën e djegies në formën e avullit, i cili, duke kaluar nëpër radiator, kondensohet dhe kthehet përsëri në H2O. Ky lloj pajisjeje është i mundur nëse në makinë është instaluar një elektrolizer, i cili do të ndajë hidrogjenin nga uji që rezulton për ri-reagim me oksigjenin.

Në praktikë, ky lloj sistemi është ende i vështirë për t'u zbatuar. Për Punë e mirë dhe duke zvogëluar forcën e fërkimit në motorë, përdoret vaj, avullimi i të cilit është pjesë e gazrave të shkarkimit. Në fazën aktuale zhvillimin e teknologjisë punë të qëndrueshme dhe ndezja pa probleme e një motori që funksionon me gaz shpërthyes pa përdorimin e ajrit atmosferik nuk është e realizueshme.

Modele hibride dhe modifikime të mundshme

Për shkak të interesit të madh për përdorimin e hidrogjenit si lëndë djegëse për motorët me djegie të brendshme, motorët hidraulikë me djegie të brendshme kanë modifikime të ndryshme dhe llojet e performancës.

Diagrami skematik i një motori hibrid hidrogjeni

Motori i projektuar nga V.S. Kashcheev, ka një pajisje tjetër. Përveç valvulës së marrjes (6) për furnizimin me ajër, valvulës së shkarkimit për gazrat e shkarkimit (7), koka e cilindrit ka një valvul të veçantë për furnizimin me hidrogjen (9) dhe një kandele (10), të cilat janë të vendosura në dhomën paraprake. (8). Ky i fundit ndodhet në kokën e cilindrit mbi nivelin e pistonit në pozicionin BDC.

Pasi pistoni kapërcen BDC, hidrogjeni furnizohet dhe ndizet në dhomën e djegies (pistoni fillimisht tërheq ajrin përmes valvulat e marrjes). Hapni në të njëjtën kohë valvulat e shkarkimit. Për shkak të ndryshimit në presionin atmosferik, gazrat e shkarkimit nxitojnë kolektor i shkarkimit, duke krijuar një vakum prapa tij, i cili lëviz pistonin në TDC dhe, për shkak të momentit, kthehet në pozicionin e tij më të ulët. Siç mund ta shihni, parimi është paksa i ndryshëm, por thelbi mbetet i njëjtë.

Teknologjia e termocentraleve hibride është një hap i ndërmjetëm midis fillimit të përdorimit të hidrogjenit si lëndë djegëse dhe refuzimit të plotë të përdorimit të produkteve të naftës. Makinat me motorë të këtij lloji mund të punojnë si me benzinë ​​ashtu edhe me hidrogjen.

Përdorimi i hidrogjenit si përbërës është bërë edhe më i përhapur. përzierje karburant-ajër. Për funksionimin e motorit me djegie të brendshme, karburant konvencional dhe një pjesë të vogël gaz shpërthyes. Kjo ju lejon të rritni raportin e kompresimit dhe të zvogëloni toksicitetin e gazrave të shkarkimit.

Nje nga mënyrat e mundshme Zhvillimi i motorëve me hidrogjen është përdorimi i termocentraleve me qeliza karburanti. Gjatë reaksionit kimik të hidrogjenit dhe oksigjenit, lirohet energji, e cila përdoret për të fuqizuar motorët elektrikë të makinës.

Vështirësitë në funksionimin e motorëve me djegie të brendshme me hidrogjen

Pengesa kryesore për zbatimin e teknologjisë është kostoja e prodhimit të hidrogjenit (H2), si dhe komponentëve për ruajtjen dhe transportin e tij. Për shembull, për të mbajtur një gjendje të lëngshme, është e nevojshme të ruhet një temperaturë e qëndrueshme prej -253º C. Shumica mënyrë të përballueshme marrja e H2 është elektroliza e ujit. Furnizimi industrial me hidrogjen kërkon kosto të mëdha energjie. Ky proces mund të bëhet fitimprurës nga energjia bërthamore, së cilës ata po përpiqen të gjejnë edhe një alternativë racionale. Transporti dhe ruajtja e gazit kërkon përdorimin e materialeve të shtrenjta dhe mekanizmave të cilësisë së lartë. Disavantazhet e tjera të karburantit me hidrogjen përfshijnë:

• eksploziviteti. AT hapësirë ​​e mbyllur një përqendrim i gazit shpërthyes i mjaftueshëm për reaksionin mund të provokojë një shpërthim. Mund ta përkeqësojë situatën ngrohjes ajri. Për arsye të shkallë të lartë Difuzioni i hidrogjenit, ekziston rreziku i futjes së H2 kolektor i shkarkimit, ku reagimi me nxehtë gazrat e shkarkimit do të ndezë përzierjen. motor rrotullues, për shkak të veçorive të paraqitjes, është më e preferueshme për një makinë me hidrogjen;
• ruajtja e hidrogjenit kërkon një kapacitet të madh, dhe sisteme të veçanta, të cilat parandalojnë avullimin e H2 dhe ofrojnë mbrojtje kundër deformime mekanike. Nëse për autobusët, kamionët apo transportin ujor kjo veçori nuk luan një rol të madh, atëherë makina humbni metra kub të vlefshëm të ndarjes së bagazhit;
• në mënyrat e ngarkesës me temperaturë të lartë, hidrogjeni është i aftë të provokojë një efekt shkatërrues në pjesët e grupit cilindër-piston dhe vaj motori. Përdorimi i lidhjeve të përshtatshme dhe lubrifikantëçon në një rritje të kostos së prodhimit dhe funksionimit të motorëve që punojnë me hidrogjen.

Perspektivat e zhvillimit

Industria e automobilave është larg nga e vetmja zonë ku mund të përdoren motorët e hidrogjenit. Uji, transporti hekurudhor, aviacioni, si dhe pajisje të ndryshme speciale ndihmëse mund të përdorin termocentrale të këtij lloji.

Interesi për zbatimin e teknologjisë motorët me hidrogjen ekspozojnë të dy filialet dhe shqetësime të mëdha auto(BMW, Volskwagen, Toyota, GM, Daimler AG dhe të tjerë). Tashmë në rrugë mund të takoni jo vetëm prototipe, por edhe përfaqësues të plotë gamën e modelit të shtyrë nga hidrogjeni. BMW 750i Hydrogen, Honda FSX, Toyota Mirai dhe shumë modele të tjera e kanë provuar veten gjatë testeve në rrugë. Fatkeqësisht, kostoja e lartë e hidrogjenit, mungesa e infrastrukturës së stacioneve të karburantit, si dhe numri i mjaftueshëm i punonjësve të kualifikuar, pajisjet për riparim dhe mirëmbajtje nuk lejojnë lëshimin e automjeteve të tilla në prodhim ne mase. Optimizimi i të gjithë ciklit të përdorimit të gazit shpërthyes është detyra kryesore e zhvillimit të energjisë së hidrogjenit.