Parimi i funksionimit të motorit hidrogjen Toyota. Vënia në punë e gazit shpërthyes: makina me hidrogjen

Pas shterimit të rezervave natyrore të naftës, njerëzit do të duhet të mbështeten plotësisht në format alternative të energjisë. Motori i hidrogjenit si zëvendësim i ICE -ve që punojnë me ar të zi është një nga perspektivat për dekadat e ardhshme.

Termocentralet e këtij lloji janë më efikas dhe më pak toksik. gazrat e shkarkimit... Sidoqoftë, përparësia kryesore e motorëve me hidrogjen është furnizim i pakufizuar lëndëve të para për prodhimin e karburantit. Uji, është ajo që mund të bëhet baza e karburantit të së ardhmes.

Interesi për përdorimin e hidrogjenit filloi gjatë krizës së karburantit të viteve 70, por motori i parë me hidrogjen nuk u shpik deri në fillim të shekullit të 19 -të. Teknologjia në fakt u aplikua gjatë bllokadës së Leningradit, kur çikrikët e balonave dhe transportit u mbushën me hidrogjen.

Megjithë përparësitë e dukshme, njohuritë për metodat e prodhimit të hidrogjenit dhe përdorimin e tij për funksionimin e një motori me djegie të brendshme, ka disa "por" domethënës që ngadalësojnë futjen 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 sesa në rastin e benzinës ose naftës;
• rezistenca ndaj goditjes ju lejon të rrisni raportin e ngjeshjes;
• 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 të përballojnë efektet shkatërruese të hidrogjenit në strukturën metalike);
• transferimi i nxehtësisë i djegies së hidrogjenit është 2.5 herë më i lartë se ai i një përzierje benzine;
• gamë të gjerë reagimesh. 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;
• ruajtja e hidrogjenit kryhet në një gjendje grumbullimi të ngjeshur ose të lëngët. Kur rezervuari prishet, gazi avullon nën presion.

Duke pasur parasysh karakteristikat e mësipërme, përdorimi i hidrogjenit si një karburant i pastër për një motor me djegie të brendshme është i pamundur pa futur ndryshime në modelin e njësisë së energjisë, si dhe bashkëngjitjet.

Pajisja dhe parimi i funksionimit

Dallimi kryesor midis motorëve të hidrogjenit dhe analogëve të benzinës ose naftës me të cilët jemi mësuar tani është në metodën e furnizimit dhe ndezjes përzierje pune... Parimi i shndërrimit të lëvizjeve reciproke të KShM në punë e dobishme mbetet e pandryshuar. Për shkak të faktit se djegia e karburantit bazuar në produktet e naftës ndodh ngadalë, dhoma e djegies është e mbushur me një përzierje karburant-ajër pak më herët sesa në momentin kur pistoni ngrihet në pozicionin e tij ekstrem të sipërm (TDC). Shpejtësia e rrufesë e reagimit të hidrogjenit lejon që koha e injektimit të zhvendoset në momentin kur pistoni fillon të funksionojë lëvizja e kthimit tek NMT. Në këtë rast, presioni në sistemin e karburantit nuk duhet të jetë i lartë (4 atm. Enoughshtë e mjaftueshme).

V kushte ideale motori i hidrogjenit mund të ketë një sistem energjie të tipit të mbyllur. Procesi i formimit të 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 i pajisjeve është i mundur nëse është instaluar një elektrolizues në makinë, i cili ndan hidrogjenin nga uji që rezulton për reaksion me oksigjenin.

Në praktikë, ky lloj sistemi është ende i vështirë për t’u zbatuar. Për funksionimin e duhur dhe për të zvogëluar forcën e fërkimit në motorët, përdoret vaji, avujt e të cilit janë pjesë e gazrave të shkarkimit. Aktiv fazën e tanishme zhvillimi i teknologjisë, funksionimi i qëndrueshëm dhe fillimi pa probleme i një motori që punon me gaz oksidrogjen, pa përdorimin e ajrit atmosferik, nuk janë të realizueshme.

Modele hibride dhe modifikime të mundshme

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

Diagrami i pajisjes së një motori hibrid hidrogjeni

Motori i zhvilluar nga V.S. Kashcheev, ka një pajisje të ndryshme. Përveç valvulës hyrëse (6) për furnizimin e ajrit, shkarkimit për shterimin e gazrave të shkarkimit (7), koka e cilindrit ka një valvul të veçantë për furnizimin me hidrogjen (9) dhe një kandele ndezëse (10), të cilat janë të vendosura në para- dhoma (8). Ky i fundit ndodhet në kokën e cilindrit mbi nivelin e pistonit në pozicionin BDC.

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

Teknologjia hibride e shtytjes është një fazë e ndërmjetme midis fillimit të përdorimit të hidrogjenit si lëndë djegëse dhe eliminimit të plotë të përdorimit të produkteve të naftës. Makinat me motorë të këtij lloji mund të funksionojnë si me benzinë ​​ashtu edhe me hidrogjen.

Përdorimi i hidrogjenit si një përbërës i përzierjes karburant-ajër është bërë edhe më i përhapur. Për Operacioni ICE përdoren karburant i rregullt dhe një pjesë e vogël e gazit oksidrogjen. Kjo përmirëson raportin e ngjeshjes dhe zvogëlon toksicitetin e gazrave të shkarkimit.

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

Vështirësitë në funksionimin e motorëve me djegie të brendshme të hidrogjenit

Pengesa kryesore për futjen e teknologjisë është kostoja e prodhimit të hidrogjenit (H2), si dhe përbërësit për ruajtjen dhe transportimin e tij. Për shembull, për të ruajtur gjendjen e lëngëzuar, është e nevojshme të ruhet një temperaturë e qëndrueshme prej -253 ° C. Mënyra më e arritshme për të marrë H2 është elektroliza e ujit. Furnizimi industrial i hidrogjenit kërkon energji. Ky proces mund të bëhet fitimprurës nga fuqia bërthamore, e cila po përpiqet gjithashtu të gjejë një alternativë racionale. Transporti dhe magazinimi i gazit kërkon përdorimin e materialeve të shtrenjta dhe mekanizmave me cilësi të lartë. Për disavantazhe të tjera karburant hidrogjeni mund t'i atribuohet:

• rrezik shpërthimi. V hapësirë ​​të kufizuar një përqendrim i gazit oksidrogjen të mjaftueshëm për reagimin mund të provokojë një shpërthim. Mund të përkeqësojë situatën nxehtësia ajrit. Për arsye të shkallë të lartë difuzioni i hidrogjenit ekziston rreziku i hyrjes së H2 shumëfishtë i shkarkimit ku reagimi me gazrat e nxehta të shkarkimit do të ndezë përzierjen. Motori rrotullues, për shkak të veçorive të paraqitjes, është më i preferuar për makinën me hidrogjen;
• ruajtja e hidrogjenit kërkon një kapacitet të madh, dhe sisteme të veçanta, duke parandaluar volatilizimin e H2 dhe duke siguruar mbrojtje kundër deformimet mekanike... Nëse për autobusët, kamionët ose transportin e ujit një funksion i tillë nuk luan një rol të madh, atëherë makinat humbasin metra kub të vlefshëm të dhomës së bagazheve;
• në mënyrat e ngarkesës me temperaturë të lartë, hidrogjeni është i aftë të provokojë një efekt shkatërrues në pjesët e grupit të pistonit cilindër dhe vajit të motorit. Përdorimi i lidhjeve të përshtatshme dhe lubrifikantëçon në një rritje të kostos së prodhimit dhe funksionimit të motorëve me karburant hidrogjeni.

Perspektivat e zhvillimit

Industria e automobilave është larg nga zona e vetme ku mund të përdoren motorët e hidrogjenit. Ujë, transport hekurudhor, aviacioni, si dhe pajisje të ndryshme ndihmëse të veçanta mund të përdorin termocentraleve të një lloji të ngjashëm.

Të dyja filialet dhe shqetësime të mëdha automobilistike(BMW, Volskwagen, Toyota, GM, Daimler AG dhe të tjerë). Tashmë në rrugë mund të gjeni jo vetëm prototipe, por edhe përfaqësues të plotë të gamës së modeleve, të nxitur nga hidrogjeni. BMW 750i Hydrogen, Honda FSX, Toyota Mirai dhe shumë modele të tjera kanë provuar vlerën e tyre në testet rrugore. Për fat të keq, cmim i larte hidrogjeni, mungesa e infrastrukturës stacionet e mbushjes, si dhe një numër i mjaftueshëm i punonjësve të kualifikuar, pajisje për riparim dhe mirëmbajtje, nuk lejojnë futjen e makinave të tilla prodhim ne mase... Optimizimi i të gjithë ciklit të përdorimit të gazit shpërthyes është detyra kryesore e fushës së zhvillimit të energjisë së hidrogjenit.

Nëse gjeni një gabim në tekst, zgjidhni atë me miun dhe shtypni Ctrl + Enter. Faleminderit.

Rezervat e naftës po përfundojnë, gjë që e detyron njerëzimin të kërkojë burime alternative të energjisë që mund të zëvendësojnë "arin e zi". Një nga zgjidhjet është përdorimi i një motori hidrogjeni, i cili është më pak toksik dhe më efikas. Gjëja kryesore është se furnizimi i lëndëve të para për prodhimin e karburantit është pothuajse i pakufizuar.

Kur u shfaq motori i makinës me hidrogjen? Cilat janë tiparet e pajisjes së tij dhe cili është parimi i funksionimit? Ku aplikohet kjo teknologji? A është realiste të bësh një motor të tillë me duart e tua? Ne do t'i shqyrtojmë këto dhe pyetje të tjera më poshtë.

Kur u shfaq motori i hidrogjenit, kompanitë kryesore që drejtuan zhvillimin e tij

Interesi për përdorimin e hidrogjenit u shfaq qysh në vitet 70 gjatë një mungese akute të karburantit. Zhvilluesi i parë modern që prezantoi një motor makine me hidrogjen ishte Toyota. Ishte ai që në 1997 vendosi SUV FCHV në shfaqje publike, e cila kurrë nuk hyri në prodhim masiv.

Megjithë pengesën fillestare, shumë kompani vazhdojnë të hulumtojnë dhe madje prodhojnë automjete të tilla. Sukseset më të mëdha u arritën nga shqetësimet Toyota, Hyundai dhe Honda. Kompanitë e tjera po zhvillohen gjithashtu - Volkswagen, General Motors, BMW, Nissan, Ford.

Në vitin 2016, u shfaq treni i parë me karburant hidrogjeni, i cili është ide e Kompani gjermane Alstom. Coranda iLint i ri është planifikuar të fillojë të funksionojë në fund të 2017 në rrugën nga Buxtehude në Cuxhaven, Saksonia e Ulët.

Në të ardhmen, është planifikuar të zëvendësojë 4000 trenat me naftë Gjermania, duke udhëtuar në pjesë të rrugëve pa elektrifikim.

Norvegjia, Danimarka dhe vende të tjera kanë treguar tashmë interes për të blerë Coranda iLint.

Karakteristikat e hidrogjenit si lëndë djegëse për motorin

Në motorin me djegie të brendshme, benzina përzihet me ajrin, pas së cilës futet në cilindra dhe digjet, si rezultat i të cilave pistonët lëvizin dhe automjeti lëviz.

Përdorimi i hidrogjenit si lëndë djegëse ka një numër nuancash:

• Pas djegies së përzierjes së karburantit, vetëm avulli gjenerohet në dalje.
• Reagimi i ndezjes është më i shpejtë se në rastin e nafte ose benzinë.
• Falë rezistencës së shpërthimit, është e mundur të ngrihet.
• Transferimi i nxehtësisë i hidrogjenit është 250% më i lartë se ai i një përzierje karburant-ajër.
• Hidrogjeni është një gaz i paqëndrueshëm, kështu që futet në boshllëqet dhe zgavrat më të vogla. Për këtë arsye, pak metale mund të përballojnë efektet e tij shkatërruese.
• Ruajtja e një karburanti të tillë bëhet në formë të lëngshme ose të ngjeshur. Në rast të prishjes së rezervuarit, hidrogjeni avullon.
• Niveli më i ulët i proporcionit të gazit që reagon me oksigjenin është 4%. Falë kësaj veçorie, është e mundur të rregulloni mënyrat e funksionimit të motorit duke dozuar qëndrueshmërinë.

Duke marrë parasysh nuancat e mësipërme, është e pamundur të përdoret H 2 në formën e tij të pastër për një motor me djegie të brendshme. Kërkon ndryshime strukturore në motorin me djegie të brendshme dhe instalimin e pajisjeve shtesë.

Pajisja e motorit me hidrogjen

Makinat me hidrogjen ndahen në disa grupe:

• Makina me 2 bartës të energjisë. Ata posedojnë motor ekonomik të aftë për të punuar me hidrogjen të pastër ose një përzierje benzine. Efikasiteti i motorit ky lloj arrin 90-95 për qind. Per krahasim motor nafte ka një koeficient veprim i dobishem në nivelin 50%, dhe motori i zakonshëm me djegie të brendshme - 35%. Automjete të tilla përputhen me standardin Euro-4.
• Një automjet me një motor elektrik të integruar që furnizon element hidrogjeni në bordin e automjetit. Sot është bërë e mundur të krijohen motorë me një efikasitet prej 75% ose më shumë.
• Automjetet konvencionale që funksionojnë me përzierje të pastër hidrogjeni ose karburanti. Veçori e motorëve të tillë është shkarkimi i pastër dhe një rritje e efikasitetit me 20%të tjerë.

Siç u përmend më lart, dizajni i një motori H 2 është pothuajse i njëjtë me një motor me djegie të brendshme, me përjashtim të disa aspekteve.

Karakteristika kryesore është mënyra se si karburanti furnizohet në dhomën e djegies dhe ndizet. Sa i përket shndërrimit të energjisë së marrë në lëvizjen e KShM, procesi është i ngjashëm.

Parimi i funksionimit

Parimi i funksionimit të motorëve të hidrogjenit duhet të merret parasysh në lidhje me dy lloje të instalimeve të tilla:

1. Motorë me djegie të brendshme;
2. Motorët e qelizave të hidrogjenit.

Motorët me djegie të brendshme me hidrogjen

Në një motor me djegie të brendshme, për shkak të faktit se djegia e përzierjes së benzinës është më e ngadaltë, karburanti hyn në dhomën e djegies para se pistoni të arrijë pikën e tij të lartë.

Në një motor hidrogjeni, falë ndezjes së menjëhershme të gazit, është e mundur të zhvendoset koha e injektimit deri në momentin kur pistoni fillon të kthehet. Në të njëjtën kohë, për funksionimin normal të motorit, një presion i vogël në sistemin e karburantit (deri në 4 atmosfera) është i mjaftueshëm.

Në kushte optimale, motori i hidrogjenit është i aftë të funksionojë me një sistem furnizimi me energji të tipit të mbyllur. Kjo do të thotë që ajri atmosferik nuk përdoret gjatë formimit të përzierjes.

Pas përfundimit të goditjes së ngjeshjes, avulli mbetet në cilindër, i cili drejtohet në radiator, kondensohet dhe bëhet ujë.

Zbatimi i këtij opsioni është i mundur nëse një elektrolizues është montuar në makinë - një pajisje që ndan hidrogjenin nga H 2 O për reagimin pasues me O 2.

Ende nuk ka qenë e mundur të përkthehet sistemi i përshkruar në realitet, sepse vaji përdoret për funksionimin normal të motorit dhe zvogëlimin e forcës së fërkimit.

Kjo e fundit avullon dhe është pjesë e gazrave të shkarkimit. Pra, përdorimi i ajrit atmosferik kur përdorni një motor hidrogjeni është ende i nevojshëm.

Motorët e qelizave të hidrogjenit

Parimi i funksionimit të pajisjeve të tilla bazohet në rrjedhën reaksionet kimike... Shtresa e qelizës ka një membranë (përçon vetëm protonet) dhe një dhomë elektrodash (përmban katodën dhe anodën).

H2 futet në pjesën e anodës, dhe O2 futet në dhomën e katodës. Një spërkatje e veçantë aplikohet në elektroda, e cila vepron si një katalizator (zakonisht platini).

Nën veprimin e substancës katalitike, elektronet humbasin nga hidrogjeni. Pastaj protonet furnizohen përmes membranës në katodë, dhe uji formohet nën ndikimin e katalizatorit.

Elektronet lënë dhomën e anodës brenda qark elektrik lidhur me motorin. Kjo gjeneron një rrymë për të fuqizuar motorin.

Ku janë përdorur qelizat e karburantit të hidrogjenit?

Veçanti qelizat e karburantit lloji i hidrogjenit - aftësia për të prodhuar energji për një motor elektrik. Si rezultat, sistemi zëvendëson motorin me djegie të brendshme ose bëhet një burim i energjisë në bord për automjetin.

Për herë të parë, qelizat e karburantit u përdorën në 1959 nga një kompani nga Shtetet e Bashkuara.

Në përgjithësi, qelizat e karburantit përdoren:

Gjithashtu, qelizat e karburantit të hidrogjenit kanë gjetur aplikime në ashensorë, biçikleta, skutera, motoçikleta, traktorë, makina golfi dhe pajisje të tjera.

Avantazhet dhe disavantazhet

Për të kuptuar tiparet dhe perspektivat e një motori hidrogjeni në një makinë, ia vlen të njihni të mirat dhe të këqijat e tij. Le t'i konsiderojmë ato në më shumë detaje.

• EKOLOGJIKE. Futja e një motori hidrogjeni është një mundësi për të harruar problemin e ndotjes së mjedisit. Me një kalim global në këtë lloj karburanti, do të jetë e mundur të zvogëlohet efekti serë dhe, ndoshta, të shpëtohet planeti. Miqësia mjedisore e zhvillimeve të reja është konfirmuar nga Toyota. Punonjësit e shqetësimit kanë vërtetuar se shkarkimi nga makina është i sigurt për shëndetin. Për më tepër, uji që del mund të pihet, sepse distilohet dhe pastrohet nga papastërtitë.
• P EXRVOJA E ZHVILLIMIT. Dihet se motori i hidrogjenit u krijua shumë kohë më parë, kështu që nuk duhet të ketë probleme me përdorimin e tij në makina. Nëse shkojmë më thellë në histori, pamja e parë e një motori hidrogjeni në fillim të shekullit XIX u krijua nga François Isaac de Rivaz, një projektues nga Franca. Përveç kësaj, gjatë bllokadës së Leningradit më lloji i ri karburanti u transferua në pothuajse 500 makina.
• Disponueshmëria. Jo më pak faktor i rëndësishëm në favor të H 2 - pa deficit. Nëse dëshironi, ky lloj karburanti mund të merret edhe nga ujërat e zeza.
• MUNDSIA E APLIKIMIT N IN HEC -E T D NDRYSHME... Ekziston një mendim se hidrogjeni përdoret vetëm në motorët me djegie të brendshme. Kjo nuk eshte e vertete. Teknologjia e re është e përfshirë në krijimin e një qelize karburanti, me ndihmën e së cilës është e mundur të merret elektricitet dhe fuqizoni motorin elektrik të automjetit. Përparësitë janë siguria dhe mungesa e elementeve fosile, gjë që eliminon ndotjen e mjedisit. Në fazën aktuale, një skemë e tillë konsiderohet më e sigurta dhe është në kërkesën më të madhe në mesin e zhvilluesve.

Gjithashtu, pluset përfshijnë:

• Niveli minimal i zhurmës;
• Përmirësimi i fuqisë, reagimit të mbytjes dhe parametrave të tjerë të motorit;
• Rezervë e madhe e energjisë;
• Konsum i ulët i karburantit;
• Lehtësia e mirëmbajtjes;
• Potencial i lartë për t’u përdorur si lëndë djegëse alternative.

Disavantazhet e një motori hidrogjeni:

Përveç atyre që u diskutuan më lart, vlen të theksohen një numër disavantazhesh:

• Rrezik zjarri ose shpërthimi.
• Rreziqet për planetin, pasi një rritje në vëllimin e hidrogjenit mund të çojë në pasoja të pariparueshme për shtresën e ozonit.
• Rritja e peshës së makinës për shkak të përdorimit të baterive dhe konvertuesve të fuqishëm.
• Problemet me ruajtjen e karburantit të hidrogjenit - nën shtypje e lartë ose në formë të lëngëzuar. Studiuesit ende nuk kanë arritur një konsensus se cili opsion është më i mirë.

Rreziku i karburantit të hidrogjenit

Në disavantazhet e diskutuara më sipër, u përmendën rreziqet e përdorimit të karburantit të hidrogjenit për motorin. Ky është disavantazhi kryesor i teknologjisë së re.

Në kombinim me një agjent oksidues (oksigjen), rreziku i ndezjes së hidrogjenit apo edhe shpërthimit rritet. Studimet kanë treguar se për ndezjen e H 2, 1/10 e energjisë së kërkuar për të ndezur përzierjen e benzinës është e mjaftueshme. Me fjalë të tjera, një shkëndijë statike është e mjaftueshme për të ndezur hidrogjenin.

Një rrezik tjetër është padukshmëria e flakës së hidrogjenit. Kur një substancë digjet, zjarri është pothuajse i padukshëm, gjë që e ndërlikon procesin e luftimit të tij. Përveç kësaj, sasitë e tepërta të H 2 çojnë në mbytje.

Rreziku është se është jashtëzakonisht e vështirë të njohësh këtë gaz, sepse nuk ka erë dhe është plotësisht e padukshme për syrin e njeriut.

Për më tepër, H 2 i lëngëzuar ka një temperaturë të ulët, kështu që ekziston një rrezik i lartë i ngricave të rënda në rast të rrjedhjes me pjesë të ekspozuara të trupit. Ky gaz duhet të vendoset në mjedise të veçanta magazinimi.

Nga sa më sipër, përfundimi sugjeron vetë se motori i hidrogjenit është i rrezikshëm dhe është jashtëzakonisht i rrezikshëm ta përdorësh atë.

Në fakt, gazi i hidrogjenit është i lehtë dhe do të shpërndahet në ajër nëse rrjedh. Kjo do të thotë se rreziku i zjarrit është minimal.

Në rastin e mbytjes, një situatë e tillë është e mundur, por vetëm kur është në një dhomë të mbyllur. Përndryshe, rrjedhja e karburantit të hidrogjenit nuk është kërcënuese për jetën. Si një justifikim, duhet të theksohet se shter gazrat e motorit me djegie të brendshme(përkatësisht monoksidi i karbonit) gjithashtu mbart një rrezik fatal.

Makina moderne me motorë hidrogjeni

Mundësia e përdorimit të motorëve me karburant hidrogjeni ka tërhequr interesin e shumë prodhuesve. Si rezultat, në industrinë e automobilave gjithçka shfaqet më shumë makina duke punuar në këtë gaz.

Modelet më të njohura përfshijnë:

• Toyota ka lëshuar Sedanin me Qelizë Karburanti. Për të eleminuar problemet me mungesën e hapësirës në dhomën e pasagjerëve dhe bagazhin, kontejnerët me karburant hidrogjeni vendosen në dyshemenë e automjetit. Fuel Cell Sedan është krijuar për të transportuar njerëz, dhe kostoja e tij është 67.5 mijë dollarë.
  
• Shqetësimi BMW prezantoi versionin e tij të makinës Hydrogen Model i ri testuar nga figura të njohura kulturore, biznesmenë, politikanë dhe personalitete të tjera të njohura. Testet kanë treguar se kalimi në një karburant të ri nuk ndikon në komoditetin, sigurinë dhe dinamikën e automjetit. Nëse është e nevojshme, llojet e karburantit mund të kalojnë nga njëri në tjetrin. Shpejtësia e Hydrogen 7 është deri në 229 km / orë.
  
• Honda Clarity është një makinë nga shqetësimi Honda që mahnit me rezervën e saj të energjisë. Isshtë 589 km, me të cilën nuk ka automjet nivel i ulët emetimet. Karburanti merr tre deri në pesë minuta.
  
  
  
• Përbindëshi i General Motors shfaqet në Tetor 2016. Veçori e makinës është besueshmëria e saj e jashtëzakonshme, e cila konfirmohet nga hulumtimet e kryera nga Ushtria Amerikane. Gjatë testeve, automjeti përshkoi më shumë se 3 milion kilometra.
  
  
  
• Shqetësimi Toyota ka nxjerrë në treg modelin e hidrogjenit Mirai. Shitjet filluan në vitin 2014 në Japoni, dhe në Shtetet e Bashkuara nga tetori 2015. Koha për mbushjen e karburantit Mirai është pesë minuta, dhe diapazoni i lundrimit në një karburant është 502 km. FOTOT 21 22 Kohët e fundit, përfaqësuesit e shqetësimit njoftuan se ata planifikojnë të prezantojnë këtë teknologji jo vetëm në transport i lehtë por edhe në kamionë me kamionë dhe madje edhe kamionë. Kamioni me 18 rrota tashmë është duke u testuar në Los Anxhelos.
  
• Lexus po planifikon një makinë me hidrogjen në vitin 2020, kështu që pak detaje dihen për automjetin.
  
  
• Audi prezantoi një koncept H-tron Quattro në Detroit. Sipas prodhuesit, makina mund të ngasë rreth 600 km në një rezervuar, dhe është e mundur të fitosh shpejtësi deri në 100 km / orë në 7.1 sekonda. Automjeti ka një kabinë "virtuale" që zëvendëson panelin standard të instrumenteve.
  
  
• BMW, në bashkëpunim me Toyota, planifikon të lëshojë automjetin e saj me hidrogjen deri në vitin 2020. Prodhuesi siguron që rezerva e energjisë e modelit të ri është më shumë se 480 km, dhe karburanti do të zgjasë deri në 5 minuta.
  
  
• Në vitin 2013, Ford njoftoi se prodhimi aktiv i motorëve të hidrogjenit do të fillonte deri në fund të vitit 2017, në bashkëpunim me Nissan dhe Mercedes-Benz. Por ende nuk ka qenë e mundur të zbatohen planet në praktikë - punonjësit e shqetësimit janë në fazën e zhvillimit.
  
• Mercedes-Benz ka zbuluar SUV GLC në Panairin e Makinave në Frankfurt, i cili do të dalë në treg në fund të vitit 2019. Makina është e pajisur me një bateri 9.3 kWh, dhe rezerva e energjisë është 436 km. Shpejtësia maksimale është e kufizuar në mënyrë elektronike në 159 km / orë.
  
• Nikola Motor u prezantua kamion me një motor hidrogjeni, me një distancë lundrimi nga 1287 në 1931 km. Kostoja e një makine të re do të jetë 5-7 mijë dollarë në muaj për qira. Lëshimi është planifikuar të fillojë në vitin 2020.
  
  
• Hyundai ka krijuar linjë e re Tucson. Deri më tani, 140 makina janë prodhuar dhe shitur. Emri i markës Zanafilla Hyundai zbuloi makinën e saj me hidrogjen GV Automjeti u zbulua për herë të parë në Nju Jork, por prodhimi ende nuk është planifikuar.
  
  
• Mbretëria e Bashkuar gjithashtu nuk ka mbetur prapa në aspektin e teknologjive të reja. Tashmë është e mundur të marrësh me qira në vend makinë hidrogjeni Riversimple Rasa për tre ose gjashtë muaj. Makina peshon pak më shumë se 500 kg dhe është e aftë të ngasë rreth 500 km në një pikë karburanti.
  
  
  
• Shtëpia e projektimit Pininfarina ka krijuar një makinë me karburant hidrogjeni H2 Speed. Veçantia e makinës është aftësia për të përshpejtuar në njëqind në vetëm 3.4 sekonda, dhe shpejtesi maksimale- 300 km / orë Koha e karburantit është vetëm tre minuta. Kostoja e modelit të ri arrin 2.5 milion dollarë.
  
  

Vështirësitë në funksionimin e motorëve me djegie të brendshme të hidrogjenit

Pengesa kryesore për futjen e teknologjisë së re është kostoja e tepërt e marrjes së karburantit të hidrogjenit, si dhe blerja e materialeve përbërëse.

Ekzistojnë gjithashtu probleme me ruajtjen e H 2. Pra, për të mbajtur gazin në gjendjen e kërkuar, kërkohet një temperaturë prej -253 gradë Celsius.

Mënyra më e thjeshtë për të prodhuar hidrogjen është elektroliza e ujit. Nëse prodhimi i H 2 kërkohet në një shkallë industriale, kostot e larta të energjisë nuk mund të shpërndahen.

Për të rritur përfitimin e prodhimit kërkon përdorimin e aftësive të energjisë bërthamore. Për të shmangur rreziqet, shkencëtarët po përpiqen të gjejnë alternativa për këtë opsion.

Lëvizja dhe ruajtja kërkojnë aplikim materiale të shtrenjta dhe mekanizma të cilësisë së lartë.

Ne nuk duhet të harrojmë për vështirësitë e tjera me të cilat dikush duhet të përballet gjatë operacionit:

• Rrezik shpërthimi. Një shpërthim mund të ndodhë nëse gazi del në një hapësirë ​​të mbyllur dhe ka pak energji që reagimi të vazhdojë. Nëse ajri mbinxehet, kjo vetëm do ta përkeqësojë situatën. Përshkueshmëria e lartë H2 bën që gazi të hyjë në shumëfishtë të shkarkimit. Kjo është arsyeja pse aplikimi motor rrotullues konsiderohet më e preferueshme.
• Kur ruani hidrogjenin, përdoren kontejnerë me një vëllim të madh, si dhe sisteme që përjashtojnë avullimin e gazit. Përveç kësaj, përdoren pajisje që përjashtojnë dëmtimin mekanik të kontejnerëve. Nëse për kamionët, transportin e ujit ose pasagjerëve kjo veçori nuk ka një rëndësi të madhe, makinë pasagjerësh humbet metra kub të vlefshëm.
• Në ngarkesa të rënda dhe temperatura e lartë H 2 provokon shkatërrimin e elementeve të CPG (grupi i cilindrit-pistonit) dhe lubrifikantit në motor. Përdorimi i lidhjeve dhe lubrifikantëve të veçantë rrit koston e prodhimit të motorëve të hidrogjenit.

E ardhmja e motorëve me hidrogjen

Përdorimi i H 2 hap perspektiva të mëdha dhe jo vetëm në industrinë e automobilave... Motorët e hidrogjenit përdoren në mënyrë aktive në transportin hekurudhor, aeroplanë dhe helikopterë. Ato janë gjithashtu të instaluara në pajisje ndihmëse.

Shumë shqetësime, të cilat tashmë janë përmendur më lart, po tregojnë interes për zhvillimin e motorëve të tillë - Toyota, BMW, Volkswagen, General Motors dhe të tjerë.

Tashmë sot në rrugë ka makina të vërteta që funksionojnë me hidrogjen. Shumë prej tyre janë diskutuar më lart - BMW 750i Hydrogen, Honda FSX, Toyota Mirai dhe të tjerë.

Pothuajse të gjitha shqetësimet e mëdha që po përpiqen të gjejnë vendndodhjen e tyre në treg i janë bashkuar punës.

Disavantazhi kryesor mbetet cmim i larte H 2, një mungesë e stacioneve të benzinës, si dhe një mungesë e punëtorëve të aftë të aftë për të servisuar pajisje të tilla. Nëse problemet ekzistuese mund të zgjidhen, makinat me motorë hidrogjeni patjetër do të shfaqen në rrugët tona.

Teknologjitë konkurruese

Fokusi në motorët me hidrogjen po zvogëlohet sepse teknologjia ka konkurrentë.

Këtu janë vetëm disa prej tyre:

Mund ta bësh vetë?

Teknologjia e funksionimit të motorit në gaz është e njohur për një kohë të gjatë, dhe shumë shqetësime kanë arritur sukses në zbatimin e motorëve të hidrogjenit. Zejtarët gjithashtu menduan për përmirësimin e motorit klasik me djegie të brendshme.

Përfundimi është furnizimi me gaz i veçantë i dhomës së djegies. Një pajisje e tillë quhet sistemi Brown. Në këtë rast, benzina furnizohet gjithashtu në motor, por përzihet me gazin, i cili siguron djegie më të mirë.

Si rezultat, shfaqet avulli i ujit, duke pastruar valvulat dhe pistonët e motorit nga depozitat e karbonit, duke përmirësuar karakteristikat e motorit dhe duke rritur burimin e tij.

Për të dekompozuar ujin në gaz me duart tuaja, keni nevojë për një katalizator, distilim, elektroda dhe energji elektrike.

Struktura është mbledhur nga materiale skrap. Një kanaçe lejohet, por gjashtë është më mirë.

Pas kësaj, pllakat priten dhe kombinohen sipas parimit të kryqëzimit. Pastaj ato mbështillen me tela dhe ngjiten në kapak. Shtë e rëndësishme që elektrodat të mos jenë të lidhura me njëra-tjetrën.

Aktiv faza e fundit kanaçet janë të mbushura me elektrolit dhe katalizator. Kjo skemë mund të funksionojë në çdo automjet.

Nëse flasim për një motor hidrogjeni të plotë, atëherë, natyrisht, nuk do të jetë e mundur të bëhet në kushte garazhi për shkak të kompleksitetit të teknologjisë.

Nëse ka një video në artikull dhe nuk luan, zgjidhni ndonjë fjalë me miun, shtypni Ctrl + Enter, futni çdo fjalë në dritaren që shfaqet dhe shtypni "Dërgo". Faleminderit.

Motori tradicional me djegie të brendshme (ICE) ka një numër të metash të rëndësishme, gjë që i bën shkencëtarët të kërkojnë një zëvendësim të denjë për të. Opsioni më i popullarizuar për një alternativë të tillë është motori elektrik, por nuk është i vetmi që mund të konkurrojë me motorin me djegie të brendshme. Ky artikull do të përqëndrohet në motorin e hidrogjenit, i cili konsiderohet me të drejtë e ardhmja e industrisë së automobilave dhe mund të zgjidhë problemin me emetimet e dëmshme dhe kostoja e lartë e karburantit.

Histori e shkurtër

Përkundër faktit se ruajtja e mjedisit është bërë tani një problem masiv, për ndryshimin motor standard shkencëtarët me djegie të brendshme kanë menduar për të më parë. Kështu, një motor me hidrogjen "pa botën" në 1806, i cili u lehtësua nga shpikësi francez François Isaac de Rivaz (ai prodhoi hidrogjen me elektrolizë të ujit).

Kaluan disa dekada, dhe patenta e parë për një motor hidrogjeni u lëshua në Angli (1841), dhe në 1852 shkencëtarët gjermanë projektuan një motor me djegie të brendshme që mund të funksiononte në një përzierje ajër-hidrogjen.

Pak më vonë, gjatë rrethimit të Leningradit, kur benzina ishte në mungesë dhe hidrogjeni ishte i disponueshëm në sasi të mëdha, tekniku Boris Shelishch sugjeroi përdorimin e një përzierje ajër-hidrogjen për funksionimin e balonave breshëri. Pas kësaj, të gjitha ICE-të e çikrikëve të aerostatit u kaluan në fuqi hidrogjeni dhe numri i përgjithshëm i makinave me hidrogjen arriti në 600 njësi.

Në gjysmën e parë të shekullit XX, interesi publik për motorët me hidrogjen ishte i ulët, por me ardhjen e krizës së karburantit dhe energjisë të viteve 70, situata ndryshoi në mënyrë dramatike. Në veçanti, në 1879 BMW lëshoi ​​makinën e parë që ishte mjaft e suksesshme në hidrogjen (pa shpërthime dhe avuj uji që dilnin nga tubi i shkarkimit).

Pas BMW, të tjerët filluan të punojnë në këtë drejtim prodhuesit kryesorë të makinave, dhe në fund të shekullit të kaluar, pothuajse çdo kompani automobilistike që respektonte vetveten tashmë kishte konceptin e zhvillimit të një makine me karburant hidrogjeni. Sidoqoftë, me përfundimin e krizës së naftës, interesi publik për burimet alternative të karburantit është zhdukur, megjithëse në ditët e sotme po fillon të zgjohet përsëri, i ushqyer nga ambientalistët që luftojnë për të zvogëluar toksicitetin e gazrave të shkarkimit të makinave.

Për më tepër, çmimet e energjisë dhe dëshira për të fituar pavarësinë e karburantit kontribuojnë vetëm në kryerjen e kërkimit teorik dhe praktik nga shkencëtarët nga shumë vende të botës. Më aktive janë kompanitë BMW, Motorë të përgjithshëm, Honda Motor, Ford Motor.

Fakt interesant! Hidrogjeni është elementi më i bollshëm në Univers, por do të jetë shumë e vështirë për ta gjetur atë në formën e tij të pastër në planetin tonë.

Parimi i funksionimit dhe llojet e një motori hidrogjeni

Dallimi kryesor midis një uzine hidrogjeni dhe motorët tradicionalëështë një metodë e furnizimit të një lëngu karburanti dhe ndezja e mëvonshme e përzierjes së punës. Në të njëjtën kohë, parimi i transformimit të lëvizjeve reciproke të mekanizmit të fiksimit në punë të dobishme mbetet i pandryshuar. Duke pasur parasysh atë djegie naftëështë mjaft i ngadalshëm përzierje karburant-ajër mbush dhomën e djegies para se pistoni të arrijë pozicionin e tij më të lartë (e ashtuquajtura qendra e vdekur e sipërme).

Reagimi i shpejtë i hidrogjenit bën të mundur zhvendosjen e kohës së injektimit më afër momentit kur pistoni fillon të kthehet fund i vdekur pikë Duhet të theksohet se presioni në sistemin e karburantit nuk do të jetë domosdoshmërisht i lartë.

Nëse krijohen kushte ideale të funksionimit për një motor hidrogjeni, atëherë ai mund të ketë një sistem të furnizimit me karburant të tipit të mbyllur, kur procesi i formimit të përzierjes zhvillohet pa pjesëmarrjen e atmosferës rrymat e ajrit... Në këtë rast, pas goditjes së ngjeshjes, avulli i ujit mbetet në dhomën e djegies, i cili, duke kaluar nëpër radiator, kondensohet dhe përsëri kthehet në ujë të zakonshëm.

Sidoqoftë, përdorimi i këtij lloji të pajisjes është i mundur vetëm kur automjeti ka një elektrolizues që ndan hidrogjenin nga uji për reaksionin e tij të ri me oksigjenin. Aktiv ky momentështë jashtëzakonisht e vështirë të arrihen rezultate të tilla. Përdoret për funksionimin e qëndrueshëm të motorëve, dhe avujt e tij janë pjesë e gazrave të shkarkimit.

Prandaj, fillimi pa probleme i termocentralit dhe funksionimi i tij i qëndrueshëm në gazin oksidrogjen pa përdorimin e ajrit atmosferik është ende një detyrë e pamundur. Ekzistojnë dy variante të impianteve të hidrogjenit automobilistik:njësitë që veprojnë në bazë të qelizave të karburantit të hidrogjenit dhe motorëve me djegie të brendshme të hidrogjenit.

Termocentralet bazuar në qelizat e karburantit të hidrogjenit

Parimi i funksionimit të qelizave të karburantit bazohet në reaksionet fizike dhe kimike. Në fakt, këto janë të njëjtat plumba bateri të rimbushshme, por efikasiteti i qelizës së karburantit është pak më i lartë se bateria, dhe është rreth 45% (ndonjëherë më shumë).

Një membranë vendoset në strehimin e qelizës së karburantit hidrogjen-oksigjen (ajo përçon vetëm protonet), e cila ndan dhomën me anodën dhe dhomën me katodën. Hidrogjeni hyn në dhomën me anodën, dhe oksigjeni hyn në dhomën e katodës. Çdo elektrodë është e mbuluar paraprakisht me një shtresë katalizatori, e cila shpesh luhet nga platini. Kur ekspozohet ndaj tij, hidrogjeni molekular fillon të humbasë elektronet.

Në të njëjtën kohë, protonet kalojnë përmes membranës në katodë dhe, nën ndikimin e të njëjtit katalizator, kombinohen me elektronet që vijnë nga jashtë. Si rezultat i reagimit, uji formohet dhe elektronet nga dhoma e anodës lëvizin në një qark elektrik të lidhur me motorin. Ta themi thjesht, ne marrim një rrymë elektrike që fuqizon motorin.

Motorët e hidrogjenit të bazuar në qelizat e karburantit tani përdoren në automjetet Niva të pajisura me një termocentral Antel-1 dhe automjetet Lada 111 me një njësi Antel-2, të cilat u zhvilluan nga inxhinierët Ural. Në rastin e parë, një ngarkesë është e mjaftueshme për 200 km, dhe në të dytën - për 350 km.

Duhet të theksohet se për shkak të kostos së lartë të metaleve (paladium dhe platin) të përfshirë në hartimin e motorëve të tillë të hidrogjenit, instalime të tilla kanë një kosto shumë të lartë, gjë që rrit ndjeshëm çmimin e automjetit në të cilin janë instaluar.

A e dini?Toyota filloi të punojë me teknologjinë e qelizave të karburantit 20 vjet më parë. Rreth asaj kohe, projekti gjithashtu filloi. makinë hibride Prius.

Motorët me djegie të brendshme me hidrogjen

Ky lloj termocentrali është shumë i ngjashëm me motorët e propanit të zakonshëm sot, prandaj, për të kaluar nga propani në karburant hidrogjeni, mjafton thjesht të rikonfiguroni motorin. Tashmë ka shumë shembuj të një kalimi të tillë, por duhet thënë se në këtë rast efikasiteti do të jetë pak më i ulët sesa kur përdorni qelizat e karburantit. Në të njëjtën kohë, për të marrë 1 kW energji hidrogjeni, kërkohet më pak, gjë që kompenson plotësisht këtë disavantazh.

Përdorimi i kësaj substance në motor konvencional djegia e brendshme do të shkaktojë një sërë problemesh. Ne fillim, temperatura e lartë e ngjeshjes do të "detyrojë" hidrogjenin të reagojë me pjesët metalike të motorit apo edhe vaj makine. Së dyti, edhe rrjedhje të vogla në kontakt me një të nxehtë shumëfishtë i shkarkimit patjetër do të shkaktojë zjarr.

Për këtë arsye, vetëm njësitë e energjisë lloji rrotullues, pasi dizajni i tyre zvogëlon rrezikun e zjarrit për shkak të distancës midis kolektorëve të marrjes dhe shkarkimit. Në çdo rast, të gjitha problemet deri më tani janë shmangur, gjë që bën të mundur që hidrogjeni të konsiderohet si një karburant mjaft premtues.

Një shembull i mirë i një automjeti me hidrogjen është sedan eksperimental BMW 750hL, koncepti i të cilit u prezantua në fillim të viteve 2000. Makina është e pajisur me një motor me dymbëdhjetë cilindra bazuar në karburant raketash dhe duke lejuar që makina të përshpejtojë në 140 km / orë. Hidrogjeni në formë të lëngshme ruhet në një rezervuar të veçantë, dhe një nga rezervat e tij është e mjaftueshme për 300 kilometra. Nëse konsumohet plotësisht, sistemi kalon automatikisht në fuqinë e benzinës.

Motori i hidrogjenit në treg sot

Hulumtimet e fundit nga shkencëtarët në fushën e funksionimit të motorëve të hidrogjenit kanë treguar se ato jo vetëm që janë shumë miqësore me mjedisin (si motorët elektrikë), por mund të jenë shumë efikase për sa i përket performancës. Për më tepër, sipas treguesit teknikë termocentralet hidrogjen anashkalojnë homologët e tyre elektrikë, gjë që tashmë është vërtetuar (për shembull, Honda Clarity).

Gjithashtu duhet të theksohet se, ndryshe nga sistemet Tesla Powerwall, analogët e hidrogjenit kanë një të tillë disavantazh i rëndësishëm: ngarkoni baterinë me energji diellore nuk do të funksionojë më, por në vend të kësaj do të duhet të kërkoni një stacion të veçantë mbushjeje, nga të cilët sot, edhe në një shkallë globale, nuk ka aq shumë.

Tani Honda Clarity është lëshuar në një seri mjaft të kufizuar, dhe ju mund të blini një makinë vetëm në Tokën e Diellit në Lindje, pasi automjeti do të shfaqet në Evropë dhe Amerikë vetëm në fund të vitit 2016.

Interesante të dihet!Alternatori Power Exporter 9000 (opsional me Honda Clarity) është i aftë të furnizojë me energji të gjitha pajisjet shtëpiake për gati një javë.

Gjithashtu, në kohën tonë, prodhohen automjete të tjera që përdorin karburant hidrogjeni. Këto përfshijnë hidrogjen Mazda RX-8 dhe BMW Hydrogen 7 (hibride që punojnë me hidrogjen të lëngshëm dhe benzinë), si dhe autobusë Ford E-450 dhe MAN. Qyteti luan Autobus.

Ndër makinat e pasagjerëve, përfaqësuesit më të shquar të automjeteve me hidrogjen sot janë automobila. Mercedes-Benz GLC F-Cell(ekziston mundësia e rimbushjes nga një rrjet i rregullt shtëpiak, dhe rezerva totale e energjisë është rreth 500 km), Toyota Mirai(funksionon vetëm me hidrogjen, dhe një karburant duhet të jetë i mjaftueshëm për 650 km) dhe Honda fcx qartësi(diapazoni i deklaruar i lundrimit arrin 700 km). Por kjo nuk është e gjitha, sepse automjetet me karburant hidrogjeni prodhohen edhe nga kompani të tjera, për shembull, Hyundai (Tucson FCEV).

Pro dhe disavantazhet kryesore të motorëve me hidrogjen

Me të gjitha avantazhet e tij, nuk mund të thuhet se transporti i hidrogjenit nuk ka disavantazhe të caktuara. Në veçanti, duhet të kuptohet se forma e djegshme e hidrogjenit në temperaturën e dhomës dhe presionin normal është në formën e një gazi, i cili shkakton vështirësi të caktuara në ruajtjen dhe transportimin e një karburanti të tillë. Kjo është, ka problem serioz projektimin e rezervuarëve të sigurt për hidrogjenin që përdoren si lëndë djegëse për automobila.

Përveç kësaj, cilindrat me këtë substancë kërkojnë inspektimi periodik dhe certifikimet që mund të kryhen vetëm specialistë të kualifikuar e licensuar. Vlen gjithashtu t'u shtohet këtyre problemeve kostoja e lartë e mirëmbajtjes së një motori hidrogjeni, për të mos përmendur një numër shumë të kufizuar të stacioneve të mbushjes (të paktën në vendin tonë).

Mos harroni se instalimi i hidrogjenit rrit peshën e makinës, kjo është arsyeja pse mund të mos jetë aq e manovrueshme sa do të donit të ishte. Prandaj, duke marrë parasysh të gjitha sa më sipër, mendoni me kujdes: a ia vlen të blini një automjet hidrogjeni, ose është më mirë ta shtyni atë tani për tani.

Sidoqoftë, duhet thënë se ka shumë përparësi në një zgjidhje të tillë. Ne fillim, makina juaj nuk do të ndotë mjedisit gazrat toksike të shkarkimit, Së dyti, prodhimi masiv i hidrogjenit mund të ndihmojë në zgjidhjen e problemit të ndryshimit të shpejtë të çmimeve të karburantit dhe ndërprerjeve të furnizimit llojet e zakonshme lëngjet e karburantit.

Për më tepër, tubacionet e metanit janë ndërtuar tashmë në shumë vende, dhe ato mund të përshtaten lehtësisht për pompimin e hidrogjenit me shpërndarjen e mëvonshme në stacionet e gazit. Hidrogjeni mund të prodhohet si në një shkallë të vogël, domethënë në nivel lokal dhe në sasi të mëdha - në ndërmarrjet e mëdha, të centralizuara. Rritja e prodhimit të hidrogjenit do të shërbejë si një nxitje shtesë për një rritje të furnizimit të kësaj substance për qëllime shtëpiake (për shembull, për ngrohjen e shtëpive dhe zyrave).

Regjistrohuni në burimet tona në

Hidrogjeni është konsideruar prej kohësh një nga zëvendësuesit më të mirë të benzinës. Kjo nuk është për t'u habitur, sepse kur digjet, uji lëshohet, dhe jo substanca të dëmshme. Por, përkundër të gjitha avantazheve të dukshme, mosmarrëveshjet dhe diskutimet rreth makinës me hidrogjen janë ende në vazhdim. Dhe kjo përkundër faktit se shumë korporata, Toyota, BMW, Ford, po punojnë vazhdimisht në përdorimin e një gazi të tillë si një burim energjie për drejtimin e një makine.

Një fabrikë hidrogjeni për një makinë, gjithçka filloi me të

Sipas informacioneve historike, e para motor me djegie të brendshme ishte hidrogjen, edhe pse ndonjëherë u përdor gaz ndriçues. Por u deshën shumë vite të tjera për të përmirësuar një motor të tillë, dhe vetëm në 1859 u ndërtua ekuipazhi i parë vetëlëvizës, për të cilin gazrat e përmendur shërbyen si lëndë djegëse. Pra, mund të themi se transporti modern filloi me një makinë hidrogjeni. Edhe pse më vonë ai i dha rrugën benzinës.

Ka disa raste të njohura kur, në mungesë të karburantit të zakonshëm, gjeneratori i hidrogjenit i siguroi makinës karburant. Por megjithatë, me të gjitha avantazhet e një burimi të tillë energjie, ai nuk ka gjetur përdorim të gjerë, megjithëse shumë korporata automobilistike, të tilla si Toyota, po punojnë në mundësinë e krijimit të një makine me karburant hidrogjeni, dhe duhet të them, jo ​​pa sukses Me

Rreth motorëve të hidrogjenit

Janë të njohura disa opsione të ndryshme se çfarë mund të jetë një motor i tillë dhe çfarë mund të jetë në themel të funksionimit të tij.

Djegia e hidrogjenit

Ky është një motor konvencional me djegie të brendshme që funksionon drejtpërdrejt me hidrogjen ose në përzierjen e tij me benzinë. Si rezultat i një shtese të tillë, djegia e përzierjes përmirësohet, Efikasiteti motorik, përmbajtja e monoksidit të karbonit zvogëlohet gjatë djegies. Sidoqoftë, një rezervuar për ruajtjen e hidrogjenit, për më tepër të lëngshëm, duhet të futet në hartimin e makinës. Kjo nuk shton hapësirë ​​në bagazhin ose përmirëson sigurinë e përplasjes.

Ky parim i përdorimit të hidrogjenit zbatohet nga BMW, dhe kompania e konsideron detyrën e saj kryesore të jetë mundësia e përdorimit të ndonjë prej llojeve të karburantit (benzinë, hidrogjen). Disa mostra tashmë janë krijuar dhe kanë funksionuar me sukses për një kohë të gjatë, duke punuar në një parim të ngjashëm. Vërtetë, në këtë rast, kryesisht, mbeten disavantazhet e qenësishme në një makinë të zakonshme.

Qelizat e karburantit

Një mënyrë tjetër për të përdorur hidrogjenin është në një qelizë karburanti. Dizajni i tij është treguar në figurë

Si rezultat i kalimit të molekulave të hidrogjenit dhe oksigjenit përmes anodës dhe katodës dhe ndërveprimit të tyre, uji dhe rryma elektrike formohen. Nëse lidhni disa elementë të tillë, ju merrni një lloj gjeneratori që siguron funksionimin e motorit elektrik. Në fakt, një gjenerator elektrokimik i rrymës elektrike është krijuar në një mënyrë të ngjashme.

Ky variant i ndërtimit të një makine që përdor hidrogjenin si lëndë djegëse po zbatohet nga Toyota. Ajo synon të kalojë nga prototipizimi në prodhim serik automjete elektrike bazuar në qelizat e karburantit. Makina me hidrogjen e Toyota thuhet se do të prodhohet nga 2015.

A është hidrogjeni kaq i mirë?

Besohet se përfitimi më i rëndësishëm i një makine hidrogjeni është mirëdashja e tij ndaj mjedisit. Në përgjithësi pranohet që kur hidrogjeni digjet në vend të monoksidit të karbonit dhe të tjera substanca të dëmshme do të shfaqet uji, ose më mirë avulli i ujit. Sidoqoftë, kjo nuk përdor oksigjen të pastër, por ajër, i cili përfshin azotin. Si rezultat, oksidet e azotit formohen në dhomën e djegies. Dhe ndikimi i tyre mjedisor mund të jetë shumë më i keq se gazrat konvencionale të shkarkimit.

Përveç kësaj, duhet të theksohet se kontakti me pjesët e nxehta Hidrogjen ICE, mund të shkaktojë ndezjen e tij. Prandaj, më i përshtatshmi për përdorimin e një karburanti të tillë është një motor rrotullues, në të cilin gazi hyn në pjesën e ftohtë, dhe pastaj distilohet në atë të nxehtë.

Ka një debat shumë të madh në përgjithësi mbi pyetjen nëse një makinë hidrogjeni ka të drejtë të ekzistojë. Ka disa probleme këtu, pa zgjidhjen e të cilave nuk ka kuptim të flasim për të ardhmen e një teknike të tillë. Duhet të theksohet se hidrogjeni duhet së pari të merret, gjë që kërkon një lloj instalimi. Burimi për prodhimin e tij mund të jetë uji ose metani.

Këtu lind një nga problemet kryesore.

• Metani në vetvete është një bartës i mirë i energjisë dhe është mjaft iracionale t'i nënshtrohet përpunimit shtesë për të djegur produktin e përfunduar më vonë, menjëherë mund të digjni metan pa kosto të panevojshme.
• Me ujë, fotografia është edhe më interesante. Për të marrë një metër kub hidrogjen, është e nevojshme të shpenzoni katër herë më shumë energji elektrike sesa mund të gjenerohet duke djegur këtë vëllim gazi.
• Necessaryshtë e nevojshme të merret parasysh se emetimet e substancave të dëmshme do të ndodhin gjatë prodhimit të hidrogjenit, dhe nuk dihet se cili do të jetë më mirë. Në vend që të lëshojë gazra të shkarkuara nga makina, mbeturinat e veta do të gjenerohen kur të merret gaz.
• Përveç kësaj, ruajtja është një çështje shumë problematike. Ende nuk është zgjidhur, hidrogjeni është në gjendje të depërtojë në çdo material, dhe ai duhet të ruhet në formë të lëngshme, dhe kjo është akoma një kosto shtesë, dhe jo e vogël, e cila duhet t'i shtohet atyre të shkaktuara në fazën e prodhimit. Dhe në rast të rrjedhjeve të gazit, formohet një përzierje shpërthyese me ajër.

Problemi tjetër, i cili praktikisht i jep fund përdorimit të hidrogjenit si lëndë djegëse për një makinë, është mungesa e infrastrukturës së përshtatshme. Kjo duhet kuptuar kryesisht si një rrjet stacionesh mbushëse.

Pra, nga ajo që është thënë tashmë duhet të jetë e qartë se hidrogjeni nuk është një burim alternativ i energjisë, të paktën derisa të realizohet një metodë për prodhimin e tij të lirë. Dhe mitet për të ardhmen e ndritshme të energjisë së hidrogjenit janë vetëm një nga metodat e luftës midis korporatave të mëdha.

Sidoqoftë, mund të provoni - një gjenerator hidrogjeni për një makinë

Përkundër një përfundimi të tillë të zymtë në lidhje me energjinë e hidrogjenit në një shkallë industriale, mund të përpiqeni të përdorni opsionin e marrjes së të ashtuquajturit gaz të Brown drejtpërdrejt në makinë. Në fakt, ky është i njëjti hidrogjen, rezultat i elektrolizës së ujit, i kryer vetëm në një makinë. Një instalim special është montuar nën kapuç, një gjenerator hidrogjeni, i cili mundësohet nga rrjeti në bord.

Shtë e qartë se, duke qenë të barabarta, fuqia e shpenzuar për lëvizje do të ulet dhe një pjesë e energjisë do të shpenzohet shtesë për prodhimin e gazit. Por rezultatet e marra gjatë testeve të shumta tregojnë se një fabrikë e tillë mund të kursejë deri në tridhjetë përqind të benzinës.

Si funksionon një gjenerator i tillë ju lejon të kuptoni figurën. Një shembull i bërjes së versionit më të thjeshtë të tij është treguar në video.

dhe


Bazohet në elektroda metalike, disa prej të cilave janë të lidhura me plus, dhe disa me minus b / s. Uji derdhet brenda (shigjeta blu) dhe gazi i Brown -it del nga ena (shigjeta blu). Përmes një çorape, gazi furnizohet me kolektorin e marrjes së motorit me djegie të brendshme.

Si ndodhet vërtet një instalim i tillë nën kapuç mund të shihet në foto.

Një gjenerator i tillë i vogël i gazit Brown do të lejojë që çdo makinë të bëhet pak më afër krijimeve të shqetësimit Toyota ose BMW, duke marrë disa kursime në benzinë.

Vërtetë, polemika nëse pronari përfiton nga një pajisje e tillë nuk shuhet. Disa argumentojnë se gjeneratori ia vlen, të tjerët, duke vepruar me formula dhe argumente të tjerë, dëshmojnë se ky është një mit, dhe në fakt nga gjenerator hidrogjeni pa perdorim fare.

Hidrogjeni konsiderohet karburanti i së ardhmes, por a është ai? Ka shumë sfida për përdorimin e tij të kudondodhur, dhe ndërsa prodhuesit kryesorë të automobilave si Toyota po bëjnë përpjekje të rëndësishme në këtë drejtim, ka disa dyshime se hidrogjeni do të jetë në gjendje të zëvendësojë benzinën në të ardhmen e afërt. Por ekziston një mendim se nëse përdorni gjeneratorin më të thjeshtë të gazit Brown, atëherë është mjaft e mundur të kurseni benzinë ​​në makinën tuaj, pa pritur ardhjen e energjisë së hidrogjenit.

Kriza e fundit e energjisë përfshiu botën në vitin 2008, dhe mund të duket se nuk ka probleme me sasinë e naftës: nivelet e prodhimit po bëhen më të larta dhe çmimi është më i ulët. Përkundër kësaj, askush nuk mund të mohojë që rezervat e karburantit të planetit po zvogëlohen. Shqetësimet e automobilave paguajnë për kërkimin dhe zhvillimin specie alternative karburant. Motori Rivaz, duke punuar në ujë, u shfaq në fillim të shekullit të 19 -të. Shpikja u prezantua në 1806 dhe ishte motori i parë me djegie të brendshme, duke kapërcyer benzinën dhe motorët me gaz... Zhvilluesit kohe e gjate u përpoq të vazhdonte zhvillimin në këtë drejtim, por për të kryer elektrolizë dhe për të marrë sasinë e kërkuar të energjisë, kërkohej shumë energji elektrike, gjë që e bëri këtë lloj karburanti jofitimprurës. Në fund, kjo, e kombinuar me eksplozivitetin, i dha fund kërkimit.

Kthimi në hidrogjen u bë në fund të viteve 1950. shekullin e kaluar: një qelizë karburanti u instalua në traktorë në Shtetet e Bashkuara. Tre vjet më vonë, në 1962, motori i hidrogjenit u shfaq në makina të vogla golfi, dhe pesë vjet më vonë, në motoçikleta. Hidrogjeni në motorët me djegie të brendshme (ICE) mund të përdoret në dy mënyra: si motor hibrid dhe si qelizë karburanti.

Motori hibrid i hidrogjenit

Motori hibrid hidrogjen përdoret si një shtesë në motorët me djegie të brendshme për benzinë ​​ose gaz. Përdorimi i hidrogjenit përmirëson ndezshmërinë e karburantit, por për shkak të shkallës së lartë të paqëndrueshmërisë së gazit, rreziku i ndezjes rritet. Përkundër këtij disavantazhi, korrozioni dhe dridhjet e metaleve zvogëlohen. Për të përdorur hidrogjenin, nuk ka nevojë për një rezervuar karburanti shtesë, hidrogjeni gjenerohet nga uji i distiluar. Kur përdorni hidrogjen, distanca që mund të përshkohet rritet me 30 përqind. Përdorimi i sigurt i gazit është i mundur në temperatura të ulëta deri në -30⁰С dhe në temperatura relativisht të larta deri në + 30⁰С.

Vëndi i karburantit

Motorët e qelizave të karburantit prodhojnë në mënyrë të pavarur energji elektrike duke e ndarë hidrogjenin në elektrone negative dhe protone pozitive. Përdorimi i motorëve të tillë është i dobishëm për vëllime të mëdha, prandaj, ato përdoren më shpesh në kamionë të rëndë. Për momentin, në Danimarkë, SHBA dhe Japoni, po testohen trenat që funksionojnë në motorët e qelizave të karburantit. Kjo është një mënyrë premtuese për zhvillimin e lëndëve djegëse alternative, sepse konsumi i hidrogjenit më pak konsum benzinë ​​për njësi distancë.

Një fushë tjetër për zhvillimin e motorëve të tillë është aviacioni. Një qelizë e tillë e karburantit u përdor në aeroplanin TU-154, natyrisht, pas rënies së BRSS, të gjitha zhvillimet në këtë drejtim u ngrinë. Sidoqoftë, shkencëtarët nga Bashkimi Evropian dhe Kina po punojnë në një projekt për një avion pasagjerësh që do të punojë me hidrogjen. Në mënyrë që motori të funksionojë, një avion i tillë duhet të zhvillojë shpejtësi të lartë, e cila do të jetë e mundur vetëm nëse ka motor shtesë... Përparësitë e një motori me djegie të brendshme që funksionon me hidrogjen lidhen me ndikimin e tij në mjedis dhe efikasitet të lartë.

Niveli i lartë i mirëdashësisë mjedisore

Sigurisht, një shkallë e ulët e ndotjes është e pranishme, por për shkak të pranisë së vajit në mekanizmin e makinës. Edhe kur hidrogjeni i shtohet karburanteve konvencionale, produktiviteti rritet me 20%. Me 5 kg karburant hidrogjeni, një makinë mund të udhëtojë deri në 500 km. Shkencëtarët e konsiderojnë hidrogjenin si burimin e vetëm të energjisë së rinovueshme.

Me të avantazhe të pamohueshme sot ka shumë më tepër disavantazhe, të cilat lidhen kryesisht me modelimin e motorit:

• Paqëndrueshmëria e hidrogjenit. Refshtë e mundur të karburantoni një makinë me një motor me djegie të brendshme që funksionon me hidrogjen vetëm në një pikë karburanti. Karburanti nga një makinë tjetër ose nga një kuti në rrugë nuk do të funksionojë.
• Rrezik shpërthimi dhe rrezik zjarri. Të gjithë e dinë fatkeqësinë e aeroplanit Hindenburg, i cili mori flakë nga një shkëndijë në fluturim: nga 97 persona në bord, një i tretë vdiq.
• Kostoja e lartë e qelizave të karburantit dhe një motor hidrogjeni, i cili nga ana tjetër rrit koston e automjetit. Një analog me një motor hidrogjeni kushton dy herë më shumë. Mirëmbajtja e një makine me hidrogjen është 100 herë më e shtrenjtë se një motor konvencional.
• Motori i hidrogjenit merr një vëllim të madh. Në kamionë dhe autobusë, kjo nuk krijon ndonjë shqetësim, por në makina pasagjerësh vëllimi i dhomës së bagazheve zvogëlohet.

Motori i hidrogjenit nuk është një fantazi. Për shembull, Honda, Toyota dhe Hyndai kanë krijuar një linjë për prodhimin e makinave me motorë hidrogjeni dhe kanë zënë dendur tregun: Toyota Mirai (2015), Honda FCX Clarity (2008), Hyundai ix35 Fuel Cell. Në mes të dhjetorit të kaluar të vitit Audi shpalli vendimin e tij për lëshim koncept i ri në hidrogjen - Q6 H -Tron.

Pavarësisht nga të gjitha disavantazhet e tij, hidrogjeni është burimi i vetëm i rinovueshëm dhe i pakufizuar në planet. Në mënyrë që makinat me një motor të tillë me djegie të brendshme të bëhen të përhapura, shkencëtarët dhe zhvilluesit do të duhet të vendosin se si të eliminojnë karakteristikat negative dhe të zvogëlojnë koston e mekanizmit, dhe shtetet do të duhet të krijojnë infrastrukturë në mënyrë që makinat me hidrogjen të pushojnë së qeni një gjë e rrallë në rrugë.