Hidrogeno motorra. Nola funtzionatzen duen eta desabantailak

Barne-errekuntzako motorrak ez ziren potentzia-tren bereiziak bezala agertzen. Motor klasikoa motor beroen fintze eta hobekuntzaren ondorioz sortu zen. Irakurri ezazu pixkanaka nola agertu zen autoaren kaputxaren azpian ikusten genuen unitatea. aparteko artikulu batean.

Hala ere, barne-errekuntzako motorrez hornitutako lehen autoa agertu zenean, gizateriak etengabe elikatu behar ez zuen autopropultsatutako ibilgailua jaso zuen, zaldia bezala. Motorrek gauza asko aldatu dituzte 1885az geroztik, baina eragozpen bat aldatu gabe dago. Gasolina (edo beste erregai bat) eta airearen nahasketa bat erretzerakoan, ingurumena kutsatzen duten substantzia kaltegarri gehiegi askatzen dira.

Autopropultsatutako ibilgailuak agertu baino lehen, Europako herrialdeetako arkitektoek beldurra zuten hiri handiak zaldien gorotzetan itoko ote ziren, gaur egun, hiri handietako biztanleek aire zikina arnasten dute.

Garraiorako ingurumen estandarrak zorroztuz gero, ibilgailuen fabrikatzaileek trenbide garbiagoa garatzera behartzen dituzte. Beraz, konpainia askok interesa sortu zuten aurretik sortutako Anjos Jedlik-en teknologiarekin - trakzio elektrikoari buruzko gurdi autopropultsatua, 1828an agertu zena. Eta gaur egun teknologia hau oso finkatuta dago automozioaren munduan, ez duzula inor harrituko auto elektrikoarekin edo hibridoarekin.

Baina benetan pozgarria da zentral elektrikoak, eta askapen bakarra ura edatea da. Hidrogeno motorra da.

Zer da hidrogeno motorra?

Hau motorra mota bat hidrogenoa erregai gisa erabiltzen da. Elementu kimiko hori erabiltzeak hidrokarburo baliabideen agortzea murriztuko du. Halako instalazioekiko interesaren bigarren arrazoia ingurumenaren kutsadura murriztea da.

Garraioan zer motor mota erabiliko den kontuan hartuta, bere funtzionamendua barne errekuntzako motor klasikoarekin alderatuta edo berdin-berdina izango da.

Historia laburra

Hidrogenoaren barne-errekuntzako motorrak ICE printzipioa garatzen eta hobetzen ari ziren garai berean agertu ziren. Ingeniari eta asmatzaile frantziar batek barne errekuntzako motor baten bere bertsioa diseinatu zuen. Bere garapenean erabili zuen erregaia H hidrogenoa da, H elektrolisiaren ondorioz agertzen dena₂A. 1807, lehen hidrogenoa autoan agertu.

Isaac De Rivazek 1807an patentatu zuen material militarrerako traktore bat garatzeko. potentzia unitateetako bat bezala, hidrogenoa erabiltzea proposatu zuen.

Potentzia unitatea pistoi zen, eta bertan piztea zilindroan txinparta bat sortzearen ondorioz gertatu zen. Egia da, asmatzailearen lehen sorkuntzak eskuzko txinparta sortzea behar zuen. Bi urte besterik ez eta gero, bere lana amaitu zuen, eta lehenengo autopropultsatutako hidrogeno ibilgailua jaio zen.

Hala ere, garai hartan garapenari ez zitzaion garrantzirik eman, gasa ez baita gasolina bezain erraza lortzeko eta biltegiratzeko. Hidrogeno motorrak Leningraden praktikoki erabili ziren 1941eko bigarren erdialdeko blokeoan. Aitortu behar dugu hidrogeno unitateak ez zirela soilik. GAZ barne-errekuntzako motor arruntak ziren, haientzat ez zegoen erregairik, baina garai hartan gas ugari zegoen, puxikek elikatzen baitzituzten.

80ko hamarkadaren lehen erdialdean, herrialde askok, Europakoak ez ezik, Amerikak, Errusiak eta Japoniak ere instalazio mota honekin esperimentuak egiteko konpromisoa hartu zuten. Beraz, 1982an, Kvant lantegiaren eta RAF automobilen enpresaren lankidetzarekin batera, motor konbinatu bat agertu zen, hidrogeno eta aire nahasketa batekin funtzionatzen zuena, eta 5 kW / h-ko bateria erabili zen energia iturri gisa.

Orduz geroztik, herrialde desberdinak saiatu dira ibilgailu "berdeak" beren modelo lerroetan sartzen, baina kasu gehienetan auto horiek prototipoen kategorian jarraitzen zuten edo oso edizio mugatua zuten.

Funtzionamendua

Gaur egun kategoria honetako motor ugari daude, kasu bakoitzean hidrogeno instalazioak bere printzipioaren arabera funtzionatuko du. Demagun nola funtzionatzen duen barne errekuntzako motor klasikoa ordezka dezakeen aldaketa batek.

hala nola, motor, erregai-pilak, zalantzarik erabiliko da. Erreakzio elektrokimikoa aktibatzen duten sorgailu modukoak dira. Gailuaren barruan, hidrogenoa oxidatu egiten da, eta erreakzioaren emaitza elektrizitatea, ur lurruna eta nitrogeno askatzea da. Karbono dioxidoa ez da horrelako instalazio batean isurtzen.

Antzeko unitate batean oinarritutako ibilgailua ibilgailu elektriko bera da, bertan dagoen bateria baino askoz txikiagoa da. Erregai pilak ibilgailuen sistema guztiak funtzionatzeko adina energia sortzen du. Ohar bakarra da, prozesuaren hasieratik energia sortu arte, 2 minutu inguru iraun dezakeela. Instalazioaren gehieneko irteera sistema berotu ondoren hasten da, ordu laurdenetik 60 minutura arte.

Zentralak alferrik funtziona ez dezan eta bidaiarako garraioa aldez aurretik prestatu beharrik ez izateko, ohiko bateria bat instalatzen da bertan. Gidatzen ari den bitartean, berreskuratuta dago, eta autoa martxan jartzeko soilik behar da.

Auto hori bolumen ezberdineko zilindro batez hornituta dago, eta hidrogenoa ponpatzen da. Gidatzeko moduaren, autoaren tamainaren eta instalazio elektrikoaren potentziaren arabera, kilogramo bat gas nahikoa izan daiteke 100 kilometro bidaiatzeko.

Hidrogeno motor motak

Hidrogeno motorren aldaketa ugari dauden arren, guztiak bi motatan banatzen dira:

• Erregai-pilarekin unitate mota;
• Barne-errekuntzako motor aldatua, hidrogenoarekin funtzionatzeko egokitua.

Ikus dezagun mota bakoitza bereiz: zein ezaugarri dituzte.

Hidrogeno erregai-piletan oinarritutako zentralak

Erregai-pila bateriaren printzipioan oinarritzen da, prozesu elektrokimikoa gertatzen baita. Hidrogeno analogikoaren arteko desberdintasun bakarra eraginkortasun handiagoa da (kasu batzuetan, ehuneko 45 baino gehiago).

Erregai-pila ganbera bakarra da eta bertan bi elementu jartzen dira: katodoa eta anodoa. Bi elektrodoak platinozko (edo paladiozko) estalita daude. Mintz bat dago haien artean. Barrunbea bi ganberatan banatzen du. Oxigenoa katodoarekin barrunbera hornitzen da eta bigarrenarekin hidrogenoa.

Ondorioz, erreakzio kimiko bat gertatzen da, eta horren emaitza oxigeno eta hidrogeno molekulak elektrizitatea askatzearekin konbinatzea da. Prozesuaren bigarren mailako efektua ura eta nitrogeno askatuak dira. Erregai-pilako elektrodoak autoaren zirkuitu elektrikoari lotuta daude, motor elektrikoa barne.

Hidrogenoaren barne errekuntzako motorrak

Kasu honetan, motorrak hidrogenoa deitzen duen arren, ohiko ICE baten egitura berdina du. Desberdintasun bakarra da ez erretzea gasolina edo propanoa, hidrogenoa baizik. Zilindroa hidrogenoz betetzen baduzu, arazo bat dago: gas horrek ohiko unitate baten eraginkortasuna ehuneko 60 inguru murriztuko du.

Hona hemen motorra eguneratu gabe hidrogenora aldatzeko beste zenbait arazo:

• HTS konprimituta dagoenean, gasak erreakzio kimikoa izango du errekuntza ganbera eta pistoia sortzen den metalarekin, eta askotan hori ere gerta daiteke motor olioarekin. Hori dela eta, beste konposatu bat eratzen da errekuntza-ganberan, ondo ez erretzeko gaitasun berezian desberdintzen dena;
• Errekuntza ganberako hutsuneak ezin hobeak izan behar dute. Erregai-sistemak gutxienez ihes minimoak baldin baditu, gasa erraz piztuko da objektu beroekin kontaktuan jartzean.

Honda Clarity motorra

Hori dela eta, praktikoagoa da hidrogenoa erregai gisa erabiltzea motor birakarietan (zein da haien ezaugarria, irakurri Hemen). Halako unitateen hartune- eta ihes-kolektoreak elkarrengandik bereizita daude, beraz, sarrerako gasa ez da berotzen. Hala ere, motorrak modernizatzen ari diren bitartean erregai merkeagoak eta ekologikoagoak erabiltzearen arazoak saihestu ahal izateko.

Zenbat denbora zerbitzua erregai pilak bizitza da?

Gaur egun mundu osoan zehar, horrelako autoak oso arraroak dira eta oraindik ez daude seriean, zaila da energia iturri horrek zer baliabide duen esatea. artisau no Zentzu honetan esperientzia oraindik.

Esan daitekeen gauza bakarra da Toyota ordezkarien arabera, Mirai ekoizteko autoaren erregai-pilak 250 mila kilometroko energia etenik gabe sortzeko gai dela. Mugarri horren ondoren, gailuaren eraginkortasuna kontrolatu behar duzu. Bere errendimendua nabarmen jaitsi bada, erregai-pila baimendutako zerbitzu zentro batean aldatzen da. Egia da, enpresak prozedura honetarako kopuru dexente hartuko duela espero beharko litzateke.

Zein enpresa ari dira dagoeneko fabrikatzen edo egingo dituzte hidrogenoko autoak?

Enpresa asko ingurumena errespetatzen duen potentzia unitate bat garatzen ari dira. Hona hemen auto markak, eta dagoeneko lan aukerak dituzten diseinu bulegoan daude, seriean sartzeko prest:

• Mercedes-Benz GLC F-Cell crossover bat da, salmenten hasiera 2018an iragarri zen, baina orain arte Alemaniako enpresa eta ministerio batzuek bakarrik eskuratu dute. GenH2 hidrogeno erregai-pilako traktore unitate prototipo bat aurkeztu dute duela gutxi;
• Hyundai - Nexo prototipoa duela bi urte aurkeztu zen;
• BMW hidrogeno 7 hidrogenoko prototipoa da, muntaia-katetik askatu zena. 100 aleko sorta fase esperimentalean geratu zen, baina hori jada zerbait da.

Amerikan eta Europan eros daitezkeen kotxeen artean, hurrenez hurren, Toyota eta Hondako Mirai eta Clarity modeloak daude. Beste konpainia batzuentzat, garapen hori marrazkiaren bertsioan dago edo funtzionatzen ez duen prototipo gisa.

toyota mirai

Honda Argitasuna

Zenbat balio du hidrogenoz elikatutako auto batek?

hidrogenoa auto bat kostua duina. Honen arrazoia erregai-pilen (paladio edo platino) elektrodoen parte diren metal preziatuak dira. Gainera, auto moderno batek segurtasun sistema ugari ditu eta elementu elektrikoen funtzionamenduaren egonkortzea, baliabide materialak ere behar dituena.

Auto horren mantentzea (erregai pilak ordezkatu arte) azken belaunaldietako auto arrunta baino askoz ere garestiagoa ez bada ere. Badira hidrogenoaren ekoizpena babesten duten herrialdeak, baina hori kontuan hartuta, batez beste 11 dolar eta erdi ordaindu beharko dituzu gas kilogramo bakoitzeko. Motor motaren arabera, hau nahikoa izan daiteke ehun kilometro inguruko distantziarako.

Zergatik dira hidrogeno autoak auto elektrikoak baino hobeak?

Erregai pilekin hidrogeno planta hartzen baduzu, auto hori errepideetan ikustera ohituta gauden auto elektrikoaren berdina izango da. Desberdintasun bakarra da auto elektrikoa saretik edo gasolindegi bateko terminal batetik kargatzen dela. Hidrogenoaren garraioak berak sortzen du elektrizitatea.

Halako autoen kostuari dagokionez, garestiagoak dira. Adibidez, oinarrizko Tesla modeloek 45 mila dolarreko kostua izango dute. Japoniako hidrogenoaren analogoak 57 mila ku-tan erosi daitezke. Bavariarrek, berriz, autoak erregai "berdean" saltzen dituzte 50 dolarreko prezioan.

Praktikotasuna kontuan hartuta, errazagoa da autoa gasez betetzea (bost minutu inguru beharko ditu) aparkalekuan ordu erdi itxarotea baino (karga azkarrarekin, hau da, ez da zilegi bateria mota guztietarako). Hau da hidrogeno landareen plusa.

Beste abantaila bat: erregai-pilek ez dute bereziki mantentze-lanik behar eta laneko bizitza nahiko handia da. Ibilgailu elektrikoei dagokienez, haien bateria erraldoiak bost urte barru ordezkatu beharko dira, karga-deskarga ziklo ugari dituelako. Izozteetan, ibilgailu elektrikoetako bateria udan baino askoz azkarrago deskargatzen da. Baina hidrogenoaren oxidazioaren erreakzioaren elementuak ez du hori pairatzen eta elektrizitatea modu egonkorrean sortzen du.

Zein dira hidrogeno autoentzako aukerak eta noiz ikusiko dira errepidean?

Europan eta Estatu Batuetan dagoeneko aurki daiteke hidrogenozko autoa. Hala ere, oraindik ez dira jakin-mina kategorian. Eta gaur egun ez daude irtenbide asko.

Garraio mota horrek laster herrialde guztietako errepideak ez betetzeko arrazoi nagusia ekoizpen gaitasun eza da. Lehenik eta behin, beharrezkoa da hidrogenoa ekoizpen ezartzeko. Gainera, beharrezkoa da maila hori lortzea, ingurumenarekiko errespetuz gain, gidari gehienek eskuragarri duten erregaia ere izan dadin. Gas hori ekoizteaz gain, beharrezkoa da garraiatzea antolatzea (horretarako metanoa garraiatzeko autobideak segurtasunez erabil ditzakezu), baita gasolindegi asko terminal egokiekin hornitzea ere.

Bigarrenik, automobilgile bakoitzak ekoizpen lineak larriki modernizatu beharko ditu eta horrek inbertsio handia eskatzen du. Mundu mailako epidemia piztu den ekonomia ezegonkorrean, gutxik hartuko dute horrelako arriskurik.

Garraio elektrikoaren garapen erritmoari erreparatuz gero, oso azkar gertatu zen popularizazio prozesua. Hala ere, auto elektrikoen ospearen arrazoia erregaian aurrezteko gaitasuna da. Eta hori izaten da erosteko lehen arrazoia, eta ez ingurumena zaintzearen mesedetan. Hidrogenoaren kasuan, ezin izango da dirua aurreztu (orain behintzat), ekoizpenean askoz energia gehiago gastatzen baita.

Pros eta hidrogenoa motorren desabantailak nagusia

Beraz, laburbildu dezagun. Hidrogeno erregai motorren abantailak faktore hauek dira:

• Ingurumena errespetatzen duen emisioa;
• Potentzia unitatearen funtzionamendu isila (trakzio elektrikoa);
• Erregai-pila erabiltzearen kasuan, ez da maiz mantentzea behar;
• Erregai azkarra;
• Ibilgailu elektrikoekin alderatuta, propultsio sistemak eta energia iturriak modu egonkorragoan funtzionatzen dute tenperatura izoztuetan ere.

Garapena ezin bada berritasun gisa deitu, hala ere, oraindik ere hainbat gabezia ditu eta horrek gidatzen du batez besteko gidariari zuhurtziaz begiratzea. Hona hemen horietako batzuk:

• Hidrogenoak pizteko, gas egoeran egon behar du. Horrek zenbait zailtasun sortzen ditu. Adibidez, gas arinak konprimitzeko konpresore garestiak behar dira. Erregaia egokiro biltegiratzeko eta garraiatzeko arazoak ere badira, oso sukoia baita;
• Autoan instalatuko den zilindroa aldizka egiaztatu beharko da. Horretarako, motoristak zentro espezializatu batera joan beharko du, eta hori kostu gehigarria da;
• Hidrogeno auto batean, bateria izugarria ez da erabiltzen, hala ere, instalazioak oraindik dezente pisatzen du eta horrek nabarmen eragiten du ibilgailuaren ezaugarri dinamikoetan;
• Hidrogenoa: txinparta txikienean pizten da, beraz auto horrekin istripu batek leherketa larria izango du. Gidari batzuek beren segurtasunarekiko eta beste erabiltzaile batzuen bizitzekiko duten jarrera arduragabea dela eta, oraindik ezin dira horrelako ibilgailuak errepideetara askatu.

Gizakiak ingurune garbiagoarekiko duen interesa ikusita, garraio "berdea" amaitzeko gaian aurrerapauso bat emango dela espero dezakegu. Baina hori gertatzen denean, denborak bakarrik esango du.

Bitartean, ikusi Toyota Mirai bideoaren iritzia:

Hidrogenoaren etorkizuna? Toyota Mirai - BERRIKUSPEN OSOA eta zehaztapenak | LiveFEED®

Galderak eta erantzunak:

Zergatik da arriskutsua hidrogenozko motor bat? Hidrogeno-nahastearen errekuntzan, motorra gasolina erretzean baino gehiago berotzen da. Ondorioz, pistoiak, balbulak eta unitateak gainkargatzeko probabilitate handia dago.

Nola hornitu hidrogenozko auto bat? Horrelako autoak hidrogenoz elikatzen dira gas egoeran (gas likidotua edo konprimitua). Erregaia gordetzeko, 350-700 atmosferara konprimitzen da, eta tenperatura -259 gradu irits daiteke.

Nola funtzionatzen du hidrogenoaren barne-errekuntzako motor batek? Kotxea bateria moduko batez hornituta dago. Oxigenoa eta hidrogenoa plaka berezietatik igarotzen dira. Ondorioz, ur-lurruna eta elektrizitatea askatzen dituen erreakzio kimikoa da.