Vandenilio transporto priemonės (kuro elemento) valdymas

 

Vokiečiai ir japonai jau seniai tyrinėjo kitą elektromobilių eksploatavimo alternatyvą - vandenilio tirpalą. Europa, kurią „Tesla“ laiko nestabilią, vis dėlto nusprendžia šią technologiją pakelti (visame pasaulyje, ne vien tam, kad varytų automobilius). Taigi pažvelkime, kaip veikia vandenilinis automobilis, kuris yra tik elektrinio automobilio variantas.

Taip pat žiūrėkite:

• Ar vandenilinis automobilis yra perspektyvus?
• Kokie yra kuro elemento privalumai ir trūkumai

Keli vandenilinių automobilių tipai

Nors dabartinės technologijos skirtos automobiliams, kuriuose elektros varikliams maitinti naudojami kuro elementai, vandenilis taip pat gali būti naudojamas vidaus degimo transporto priemonėse. Tai tikrai dujos, kurias galima naudoti taip pat, kaip mūsų transporto priemonėse jau naudojamas suskystintas dujas ir suskystintas dujas. Tačiau šios idėjos buvo atsisakyta, stūmoklinis variklis tikrai labiau atitinka laiką ...

Štai vandeniliu varomas Toyota Mirai. JAV pardavinėja, Prancūzijoje ne, nes nėra vandenilio skirstymo punkto... Pavėlavę su elektros gnybtais jau atsiliekame vandenilyje!

veikimo principas

Jei turėtume apibendrinti sistemą vienu sakiniu, sakyčiau taiptai elektros variklis kuris vaikšto su CARBURANT neteršiantis (eksploatuojamas, o ne gamyboje). Užuot krovę akumuliatorių kištuku, taigi ir elektra, užpildome jį skysčiu. Štai kodėl mes vadiname kuro elementų sistemą (tai yra

kaupti

kuris veikia su kuru, kad

Suvartojo

et

dingsta iš bako

). Tiesą sakant, vienintelis skirtumas tarp elektros variklio yra energijos kaupimas čia, ne skystoje, o cheminėje formoje.

Todėl reikia atkreipti dėmesį, kad akumuliatorius išsikrauna, skirtingai nei ličio ar net švino rūgšties akumuliatorius (pažiūrėkite nuorodas, kad sužinotumėte, kaip jie veikia).

Proceso žemėlapis

Vandenilis = hibridas?

Beveik... Išties jie sistemingai turi papildomą ličio bateriją, kurios naudingumą paaiškinsiu žemiau. Todėl galima dirbti tik su vandeniliu, tik naudojant įprastą bateriją arba net abu tuo pačiu metu.

Komponentai

Vandenilio bakas

Turime baką, kuriame galima sukaupti nuo 5 iki 10 kg vandenilio, žinant, kad kiekviename kilograme yra 33.3 kWh energijos (palyginti su elektromobiliais, kurių talpa yra nuo 35 iki 100 kWh). Bakas yra specialiai sukurtas ir tvirtas, kad atlaikytų vidinį slėgį nuo 350 iki 700 barų.

Kuro elementas

Kuro elementas maitins automobilio elektros variklį, kaip ir įprasta ličio baterija. Tačiau jam reikia kuro, būtent vandenilio iš bako. Jis pagamintas iš labai brangios platinos, tačiau moderniausiose versijose apsieina ir be jos.

Buferinė baterija

Tai nėra būtina, tačiau tai yra vandenilinių transporto priemonių standartas. Iš tiesų, jis tarnauja kaip atsarginė baterija, galios stiprintuvas (gali veikti lygiagrečiai su kuro elementu), bet taip pat ir visų pirma padeda atkurti kinetinę energiją lėtėjimo ir stabdymo metu.

Maitinimo elektronika

Mano viršutinėje diagramoje nenurodyta, galios elektronika valdo, pertraukia ir ištaiso (konvertuoja tarp kintamosios srovės ir nuolatinės srovės srovių) įvairias sroves, tekančias per įvairius automobilio komponentus.

Degalų papildymas

Kuro elementų veikimas: katalizė

Tikslas yra išgauti elektronus (elektrą) iš vandenilio, kad jie būtų nukreipti į elektros variklį. Visa tai daroma per kontroliuojamą elektrocheminę reakciją, kuri atskiria elektronus vienoje pusėje (variklio kryptimi), o protonus – kitoje (kuro elemente). Visas susitikimas baigiasi prie katodo, kur baigiasi reakcija: galutinis „mišinys“ duoda vandenį, kuris išpumpuojamas iš sistemos (išmetimo).

Čia yra katalizės diagrama, kuri yra elektros energijos išgavimas iš vandenilio (atvirkštinė elektrolizė).

Čia matome kuro elemento veikimą, būtent katalizės reiškinį.

Vandenilis H2 (t. y. du vandenilio H atomai, sujungti kartu: divandenilis) eina iš kairės į dešinę. Artėdamas prie anodo, jis praranda branduolį (protoną), kuris bus nusiurbtas (dėl oksidacijos reiškinio). Tada elektronai toliau keliaus į dešinę, kad vėliau naudotų elektros variklį.

Savo ruožtu viską surenkame iš naujo įpurškdami O2 (deguonį iš oro kompresoriaus dėka) katodo pusėje, kas natūraliai leis susidaryti vandens molekulei (kuri katalizuos visus elementus į vientisą visumą). molekulė, kuri yra Hs ir Os rinkinys).

Cheminių / fizikinių reakcijų santrauka

ANOD : prie anodo vandenilio atomas "perpjaunamas" per pusę (H2 = 2e- + 2H+). Branduolys (H + jonas) nusileidžia katodo link, o elektronai (e-) tęsia savo kelią, nes negali praeiti pro elektrolitą (tarpą tarp anodo ir katodo).

KATODAS: prie katodo matome atvirkštinius (įvairiais būdais) jonus H + ir e- elektronus. Tada pakanka įvesti deguonies atomus, kad visi šie elementai norėtų surinkti, o tai veda prie vandens molekulės, susidedančios iš dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo, sukūrimo. Arba formulė: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Derlius ?

Jei vertintume tik patį automobilį, o būtent bako efektyvumą iki ratų galo (medžiagos transformacija / mechaninis sutvirtinimas), mes čia esame šiek tiek žemiau 50%. Išties akumuliatoriaus efektyvumas siekia apie 50%, o elektros variklio – apie 90%. Todėl pirmiausia turime 50% filtravimo, o tada 10%.

Jei atsižvelgsime į jėgainės, gaminančios energiją, efektyvumą, tada prieš gaminant vandenilį ar net paskirstant elektros energiją (ličio atveju) turime 25% vandenilio ir 70% elektros energijos (akivaizdu, kad vidutiniškai ).

Daugiau apie pelningumą skaitykite čia.

Kuo skiriasi vandenilinis automobilis ir elektromobilis su ličio akumuliatoriumi?

Automobiliai lygiai tokie patys, išskyrus jų „energijos baką“. Todėl tai yra elektrinės transporto priemonės, kuriose naudojami rotoriaus-statoriaus varikliai (indukciniai, nuolatiniai magnetai ar net reaktyvieji).

Jei ličio baterija veikia ir dėl cheminės reakcijos jos viduje (reakcija, kuri natūraliai gamina elektrą: tiksliau elektronus), iš jo niekas neišeina, vyksta tik vidinė transformacija. Norint grįžti į pradinę būseną (įkrauti), pakanka praleisti srovę (prisijungti prie sektoriaus) ir cheminė reakcija vėl prasidės priešinga kryptimi. Problema ta, kad tai užtrunka net ir naudojant kompresorių.

Vandenilinio variklio, kuris yra klasikinis elektros variklis, varomas kuro elementu (ty vandenilio), akumuliatorius sunaudoja vandenilį cheminės reakcijos metu. Jis ištuštinamas per išmetimo vamzdį, kuris pašalina vandens garus (cheminės reakcijos rezultatas).

Todėl, žiūrint iš loginės pusės, vandeniliniam automobiliui galėtume pritaikyti bet kurį elektromobilį, užtenka ličio bateriją pakeisti kuro elementu. Taigi, jūsų supratimu, „vandenilio variklis“ pirmiausia turėtų būti laikomas elektros varikliu (kaip jis veikia, žiūrėkite čia). Jis būtinai kreipiasi į jį, o ne todėl, kad jis yra pripildytas degalų kaip subjektas.

Cheminė reakcija šios tabletės pagrindu sukuria šilumaiš elektra (ko mums reikia elektros varikliui) ir vanduo.

Kodėl ne visur?

Pagrindinė vandenilio techninė problema yra susijusi su laikymo sauga. Tiesą sakant, kaip ir SND, šis kuras yra pavojingas, nes kontaktuodamas su oru tampa degus (ir tai dar ne viskas). Taigi problema yra ne tik pripildyti automobilį degalų, bet ir turėti pakankamai tvirtą baką, kad atlaikytų bet kokią avariją. Žinoma, papildomos išlaidos taip pat yra didelė kliūtis ir atrodo mažiau gyvybinga nei ličio jonų baterija, kurios kaina smarkiai sumažėja.

Galiausiai, gamybos ir paskirstymo tinklas pasaulyje yra labai neišvystytas, o vyriausybės nori gaminti vandenilį elektrolizės būdu, naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius (daugelis ekspertų kalba apie utopinę schemą, kurios neįmanoma įgyvendinti mūsų „staigioje“ realybėje).

Galiausiai yra didesnė tikimybė, kad įprastinė elektros energija bus pasirinktas sprendimas ateityje, o ne vandenilis, kuris bus naudojamas įvairiems tikslams, ne tik individualiam mobilumui.

Visi komentarai ir reakcijos

paskutinis paskelbtas komentaras:

Bernardas (Data: 2021 m., 09:23:14)

Sveiki,

Ačiū už šias stiprias ir įdomias idėjas. Išeisiu iš svetainės su nauja ugniažiede savo senose smegenyse.

Asmeniškai mane stebina tai, kad, be to, ką žinau apie branduolinius povandeninius laivus, niekas nesukūrė tobulo variklio keliui. Tai iš tikrųjų buvo tas, kurį „Philips“ pristatė 1971 m. Briuselio automobilių parodoje su 200 AG. ant dviejų stūmoklių.

„Philips“ veiklą pradėjo 1937–1938 m., o atnaujino 1948 m.

1971 metais jie reikalavo kelių šimtų arklio galių vienam stūmokliui. Nuo tada nieko nerandu... Žinoma, slapta gynyba.

O kaip su dujų turbininiais varikliais?

Jūsų žibintai gali įpilti vandens į mano mąstymo malūną.

Ačiū už žinias ir populiarinimą.

Il J. 1 reakcija į šį komentarą:

• Administratorius SVETAINĖS ADMINISTRATORIUS (2021-09-27 11:40:25): Labai smagu skaityti, ačiū.

  Nežinau pakankamai apie tokio tipo variklius, kad galėčiau spręsti, tikriausiai dėl kainos, dydžio, sudėtingos priežiūros, vidutinio efektyvumo?

  Turint omenyje, kad būtinas sprendimas, leidžiantis šildyti dujas, todėl jo pritaikymas įprastam viešajam automobiliui yra potencialiai pavojingas (ir kad laikui bėgant jis bus pastovus).

  Trumpai tariant, įtariu, kad tikėjotės tikslesnio ir patikimesnio atsakymo... Atsiprašau.

(Patvirtinus jūsų įrašas bus matomas po komentaru)

Parašyk komentarą

Naudodami E formulę, pamatysite, kad: