Експлуатація водневого автомобіля (паливного елемента)
Зміст
Ще одна альтернатива для експлуатації електромобілів, водневий розчин, довгий час вивчалася німцями та японцями. Європа, яку Tesla вважає нестійкою, вирішує поставити пакет на цю технологію (у глобальному масштабі, а не з єдиною метою приведення в рух автомобілів). Отже, погляньмо, як працює водневий автомобіль, який, отже, є лише варіантом електромобіля.
Читайте також:
- Чи життєздатний водневий автомобіль?
- У чому переваги та недоліки паливного елемента
Декілька типів водневих автомобілів
У той час як поточна технологія стосується автомобілів, в яких для живлення електродвигунів використовуються паливні елементи, водень можна використовувати в поршневих автомобілях внутрішнього згоряння. Це дійсно газ, який можна використовувати так само, як СНД та ЗПГ, які вже використовуються в наших автомобілях. Однак від цієї ідеї відмовилися, поршневий двигун справді більше відповідає часу.
Ось Toyota Mirai, що працює на водні. Продається в США, його немає у Франції, бо там немає пункту роздачі водню… Спізнившись із електричними клемами, ми вже відстаємо водню!
Принцип дії
Якби нам довелося резюмувати систему в одному реченні, я б сказав, щоце електродвигун хто ходить з carburant не забруднює довкілля (В експлуатації, а не у виробництві). Замість того, щоб заряджати акумулятор за допомогою вилки та, отже, електрики, ми наповнюємо його рідиною. Ось чому ми називаємо систему паливних елементів (це
накопичуватися
який працює з паливом, яке
споживається
et
зникає з танка
). Фактично, єдина різниця з електродвигуном полягає у зберіганні енергії тут у рідкій, а не в хімічній формі.
Тому слід зазначити, що батарея розряджається, на відміну від літієвої або навіть свинцевої батареї (див. посилання, щоб дізнатися, як вони працюють).
Карта технологічного процесу
Водень = гібрид?
Майже… Дійсно, вони мають систематично додаткову літієву батарею, корисність якої я поясню нижче. Отже, можна працювати тільки на водні, тільки використовуючи звичайну батарею або навіть те й інше одночасно.
Компоненти
Бак із воднем
Ми маємо резервуар, в якому може зберігатися від 5 до 10 кг водню, знаючи, що кожен кілограм містить 33.3 кВтг енергії (у порівнянні з електромобілями, які мають від 35 до 100 кВтг). Резервуар відрізняється особливою технікою та міцністю, щоб витримувати внутрішній тиск від 350 до 700 бар.
Паливна комірка
Паливний елемент забезпечуватиме живлення електродвигуна автомобіля, як і звичайна літієва батарея. Однак йому потрібне паливо, а саме водень із бака. Він зроблений з дуже дорогої платини, але найсучасніших модифікаціях обходиться без неї.
Буферна батарея
Це не обов'язково, але це є стандарт для водневих транспортних засобів. Дійсно, він служить резервною батареєю, підсилювачем потужності (може працювати паралельно з паливним елементом), але також і, перш за все, служить для відновлення кінетичної енергії під час уповільнення та гальмування.
Силова електроніка
Не вказано на моїй верхній діаграмі, силова електроніка управляє, перериває та випрямляє (перетворення між змінним та постійним струмами) різні струми, що протікають через різні компоненти автомобіля.
Заправка
Робота паливних елементів: каталіз
Ціль полягає в тому, щоб витягти електрони (електрику) з водню, щоб відправити їх в електродвигун. Все це робиться за допомогою контрольованої електрохімічної реакції, яка дозволяє розділити електрони з одного боку (у напрямку двигуна) і протони з іншого (в паливному елементі). Вся зустріч зрештою в катоді, де закінчується реакція: кінцева «суміш» дає воду, що відкачується із системи (вихлоп).
Ось схема каталізу, який полягає у вилученні електрики з водню (зворотний електроліз).
Тут бачимо функціонування паливного елемента, саме явище каталізу.
Водень H2 (тобто два атоми H водню, склеєні разом: дигідрогена) йде зліва направо. У міру наближення до анода він втрачає своє ядро (протон), яке засмоктуватиметься вниз (через явища окислення). Потім електрони продовжать свій шлях праворуч, щоб згодом використати електродвигун.
У свою чергу, ми збираємо все наново завдяки впорскування O2 (кисень, що надходить з повітря завдяки компресору) на стороні катода, що природно дозволить утворити молекулу води (яка каталізуватиме всі елементи в єдине ціле). молекула, яка є сукупністю Hs і Os).
Резюме хімічних/фізичних реакцій
ANOD : на аноді атом водню «розрізаний» навпіл (Н2 = 2е- + 2Н +). Ядро (іон H+) опускається до катода, тоді як електрони (e-) продовжують свій шлях через свою нездатність пройти через електроліт (простір між анодом та катодом).
КАТОД: на катоді ми бачимо зворотні (різними шляхами) іони H+ та e-електрони. Потім достатньо ввести атоми кисню, щоб ці елементи захотіли зібратися, що потім призводить до створення молекули води, що складається з двох атомів водню і одного атома кисню. Або формула: 2e- + 2H+ + O2 = H2O
Урожай?
Якщо розглядати тільки сам автомобіль, а саме ефективність бака до кінця коліс (трансформація матеріалу/механічне посилення), ми тут трохи нижчі за 50%. Акумулятор має ККД близько 50%, а електродвигун – близько 90%. Отже, ми спочатку фільтрація 50%, а потім 10%.
Якщо ми зважимо на ККД електростанції, яка виробляє енергію, то до виробництва водню або навіть розподілу електроенергії (у разі літію) ми маємо 25% для водню і 70% для електрики (приблизно середні, очевидно).
Докладніше про прибутковість тут.
Різниця між водневим автомобілем та електромобілем на літієвій батареї?
Машини абсолютно такі самі, за винятком свого «енергетичного бака». Отже, це електромобілі, в яких використовуються двигуни роторно-статорні (індукційні, з постійними магнітами або навіть реактивні).
Якщо літієва батарея також працює завдяки хімічній реакції всередині неї (реакція, яка природним чином виробляє електрику: точніше електрони), з неї нічого не виходить, є тільки внутрішнє перетворення. Щоб повернутися до початкового стану (підзарядка), достатньо пропустити струм (підключитися до сектора) і хімічна реакція знову почнеться у зворотному напрямку. Проблема в тому, що на це потрібен час, навіть із нагнітачами.
Для водневого двигуна, який є класичний електродвигун, який живиться від паливної батареї (тобто від водню), батарея витрачає водень під час хімічної реакції. Він спорожнюється через вихлоп, який видаляє водяну пару (результат хімічної реакції).
Отже, з логічного погляду, ми могли б адаптувати будь-який електромобіль до водневого автомобіля, достатньо замінити літієву батарею на паливний елемент. Отже, у вашому розумінні «водневий двигун» слід розглядати насамперед як електродвигун (погляньте, як він працює тут). Він обов'язково наближається до нього не тому, що він заправляється як суть.
Хімічна реакція в основі цієї таблетки робить теплаз електрика (що нам знадобиться для електродвигуна) та вода.
Чому не скрізь?
Основна технічна проблема водню пов'язані з безпекою зберігання. Насправді, як і скраплений нафтовий газ, це паливо небезпечне, оскільки при контакті з повітрям воно стає легкозаймистим (і це ще не все). Таким чином, проблема полягає не тільки у заправці автомобіля паливом, але й у наявності достатньо сильного бака, щоб витримати будь-яку аварію. Звичайно, додаткова вартість також є великим гальмом і здається, що вона менш життєздатна, ніж літій-іонний акумулятор, собівартість якого різко падає.
Нарешті, виробнича та збутова мережа у світі дуже слабо розвинена, і уряди хочуть виробляти водень шляхом електролізу з використанням відновлюваних джерел енергії (багато фахівці говорять про утопічну схему, яка не може бути реалізована в нашій «раптовій» реальності).
Зрештою, існує більше шансів, що звичайна електрика буде обраним рішенням майбутнього, а не водень, який буде використовуватися для цілого ряду додатків, крім індивідуальної мобільності.
Всі коментарі та реакції
останній коментар опублікований:
Бернард (Дата: 2021, 09:23:14)
Привет,
Дякую за ці сильні та цікаві ідеї. Я піду з сайту з новим світляком у моєму старому мозку.
Особисто я здивований, що крім того, що я знаю про атомні підводні човни, ніхто не розробив бездоганний двигун для дороги. Це справді був той, який Philips представив на Брюссельському автосалоні 1971 року, потужністю 200 к.с. на двох поршнях.
Філіпс розпочав свою роботу у 1937-1938 роках і відновив її у 1948 році.
У 1971 році вони заявили про потужність кількох сотень кінських сил на поршень. З того часу я нічого не можу знайти… Звичайно, Секрет Дефенс.
А як щодо газотурбінних двигунів?
Ваші ліхтарі можуть додати трохи води в мій млин мислення.
Дякуємо за ваші знання та популяризацію.
Він Я. 1 реакція (і) на цей коментар:
- Адміністратор АДМІНІСТРАТОР САЙТУ (2021-09-27 11:40:25): Це дуже весело читати, дякую.
Я не знаю достатньо про цей тип двигуна, щоб судити, ймовірно, через вартість, розмір, складне обслуговування, середня ефективність?
Не забуваючи про те, що необхідно мати рішення, яке дозволяє нагрівати газ, і, отже, його застосування на звичайному громадському автомобілі є потенційно небезпечним (і що воно буде постійним у часі).
Коротше, підозрюю, що ви сподівалися на більш точну та впевнену відповідь… Вибачте.
(Ваш пост буде видно під коментарем після перевірки)
написати коментар
За електричною формулою E ви виявите, що:
