Водневі автомобілі – майбутнє автомобільної промисловості. Як працюють водневі автомобілі, такі як Toyota Mirai та BMW X5?

Водневі автомобілі поки що не займають міцних позицій на ринку. Небагато виробників вирішують повністю зосередитися на розробці цієї технології. Робота, як і раніше, в основному ведеться над електродвигунами і менш забруднюють довкілля двигунами внутрішнього згоряння або гібридними двигунами. Незважаючи на велику конкуренцію, водневі автомобілі викликають цікавість. Що варто знати про них?

Як працює воднева енергія?

Найбільшою перевагою автомобілів, що працюють на водні, є їхня екологічність. Тут варто зазначити, що для того, щоб мати можливість визначити їх таким чином, необхідно дотримуватись принципів захисту навколишнього середовища також у процесі виробництва. 

Автомобілі з водневим двигуном працюють таким чином, що виробляють електроенергію, необхідну руху транспортного засобу. Це можливо завдяки встановленим паливним елементам із водневим баком, що виробляє електроенергію. Електрична батарея діє як буфер. Його присутність у всій системі двигуна транспортного засобу потрібна, наприклад, при розгоні. Він також може поглинати та накопичувати кінетичну енергію під час гальмування. 

Процес, що відбувається у водневому двигуні 

Також варто з'ясувати, що саме відбувається у водневому двигуні транспортного засобу. Паливний елемент виробляє електрику водню. Це з зворотним електролізом. Сама реакція полягає в тому, що водень та кисень повітря взаємодіють з утворенням води. Це виробляє тепло та електрику для приводу електродвигуна.

Паливні елементи у водневих автомобілях

Паливні елементи PEM використовуються в автомобілях із водневим двигуном. Це полімерна електролітична мембрана, яка розділяє водень та кисень, що оточують анод та катод. Мембрана проникна лише для іонів водню. У той самий час на аноді молекули водню поділяються на іони та електрони. Потім іони водню проходять через ЕМП до катода, де з'єднуються з киснем повітря. Таким чином вони створюють воду.

З іншого боку, електрони водню що неспроможні пройти через ЕРС. Тому вони проходять через провід, що з'єднує анод та катод. Таким чином виробляється електрика, яка заряджає тягову батарею та приводить у дію електродвигун автомобіля.

Що таке водень?

Він вважається найпростішим, давнім і водночас найпоширенішим елементом у всьому Всесвіті. Водень не має специфічного кольору та запаху. Зазвичай він газоподібний і легший за повітря. У природі зустрічається лише у зв'язаному вигляді, наприклад у воді.

Водень як паливо – з чого його одержують?

Елемент Н2 одержують у процесі електролізу. Для цього необхідний постійний струм та електроліт. Завдяки їм вода розщеплюється на окремі складові – водень та кисень. Сам кисень утворюється на аноді, а водень на катоді. H2 часто є побічним продуктом хімічних процесів, синтезу газу чи переробки сирої нафти. Значна частина потреби у водні задовольняється за рахунок відновлюваних джерел енергії.

Водень із відновлюваних джерел – яка сировина потрапляє до цієї групи?

Варто уточнити, які саме матеріали можна назвати відновлюваною сировиною. Щоб автомобілі, що працюють на водні та паливних елементах, були екологічними, паливо слід отримувати з таких джерел, як:

• фотогальваніка;
• енергія вітру;
• енергія води;
• сонячна енергія;
• геотермальна енергія;
• біомаса.

Водневі автомобілі - Toyota Mirai

Toyota Mirai 2022 року, а також 2021 року - одна з моделей, що найчастіше вибираються клієнтами. Mirai має запас ходу до 555 км та електродвигун потужністю 134 кВт, розташований у задній частині автомобіля. Енергія виробляється бортовими паливними елементами, що розташовані під переднім капотом автомобіля. Водень використовується як первинна енергія і зберігається в резервуарах в так званих карданний тунель під задніми сидіннями. Резервуари вміщують 5,6 кг водню при тиску 700 бар. Дизайн Toyota Mirai також є перевагою – дизайн автомобіля не футуристичний, а класичний.

Mirai розганяється до 100 км/год за 9,2 секунд, а максимальна швидкість становить 175 км/год.. Toyota Mirai видає постійну потужність і дуже добре реагує на рухи водія як на прискорення, так і на гальмування.

Водневий BMW X5 - автомобіль, на який варто звернути увагу

У лінійку автомобілів із водневим двигуном також входять позашляховики. Одним із них є BMW X5 Hydrogen. Модель за своєю конструкцією не відрізняється від своїх топкових побратимів із тієї ж серії. Відрізнятися можуть тільки світлові панелі або дизайн обідків, але це не відповідають невідповідності. Виріб баварської марки має два баки, здатні зберігати до 6 кг газу, а також паливні елементи потужністю до 170 к.с. Цікаво, що BMW поєднала зусилля з Toyota. Модель X5 з водневим двигуном розроблена за тією ж технологією, що й автомобілі азіатського виробника Hydrogen NEXT. 

Чи дійсно автомобілі на водні екологічні?

Головна перевага водневих автомобілів у тому, що вони екологічні. Однак чи це насправді, багато в чому це залежить від того, як виробляється водень. У той час, коли основним способом отримання палива є виробництво з використанням природного газу, електрика, яка сама по собі є екологічною та беземісійною, не знижує всі забруднення, що виникають у процесі виробництва водню. Навіть за тривалого використання автомобіля. Водневий автомобіль можна назвати повністю екологічним, якщо енергія, необхідна для його використання, повністю надходить із відновлюваних джерел. При цьому транспортний засіб є повністю безпечним для навколишнього середовища. 

Водневі автомобілі – резюме.

Електромобілі мають запас ходу, що постійно збільшується, а також приносять масу задоволення від водіння. Проте заправлення електромобілів може стати проблемою. Машини з таким приводом чудово себе зарекомендують на околицях великих міст, наприклад Варшави.Водневих заправних станцій у нашій країні поки що небагато, але це має змінитися до 2030 року, коли кількість станцій збільшиться до більш ніж 100, як заявив концерн Orlen.