Operarea unui vehicul cu hidrogen (celula de combustibil)

 

O altă alternativă pentru funcționarea vehiculelor electrice, soluția de hidrogen, a fost mult timp studiată de germani și japonezi. Europa, pe care Tesla o consideră instabilă, decide totuși să pună un pachet pe această tehnologie (la scară globală, nu doar cu scopul de a propulsa mașini). Deci, să aruncăm o privire la modul în care funcționează mașina cu hidrogen, care este, prin urmare, doar o variantă a mașinii electrice.

A se vedea, de asemenea:

• Este viabilă o mașină cu hidrogen?
• Care sunt avantajele și dezavantajele unei celule de combustie

Mai multe tipuri de mașini cu hidrogen

În timp ce tehnologia actuală este pentru mașinile care folosesc celule de combustie pentru a-și alimenta motoarele electrice, hidrogenul poate fi folosit și în vehiculele cu combustie internă alternativă. Este într-adevăr un gaz care poate fi folosit în același mod ca GPL și CNG deja folosite în vehiculele noastre. Cu toate acestea, această idee a fost abandonată, motorul cu piston este într-adevăr mai în concordanță cu timpul ...

Iată o Toyota Mirai alimentată cu hidrogen. Se vinde in SUA, nu este in Franta, pentru ca acolo nu exista un punct de distributie a hidrogenului... Intarziat cu bornele electrice, suntem deja in urma la hidrogen!

Principiul de funcționare

Dacă ar fi să rezumam sistemul într-o singură propoziție, aș spune astaacest motor electric care merge cu carburant nepoluant (în exploatare, nu în producție). În loc să încărcăm bateria cu priză și prin urmare cu electricitate, o umplem cu lichid. Acesta este motivul pentru care numim sistem de celule de combustibil (este

acumula

care funcționează cu combustibil care

consumat

et

dispare din rezervor

). De fapt, singura diferență cu un motor electric este stocarea energiei, aici într-un lichid, nu într-o formă chimică.

Prin urmare, trebuie remarcat faptul că bateria se descarcă, spre deosebire de o baterie cu litiu sau chiar plumb-acid (consultați linkurile pentru a afla cum funcționează).

Harta procesului

Hidrogen = hibrid?

Aproape... Într-adevăr, au sistematic o baterie cu litiu în plus, a cărei utilitate o voi explica mai jos. Prin urmare, este posibil să funcționeze doar pe hidrogen, folosind doar o baterie convențională, sau chiar ambele în același timp.

Componente

Rezervor de hidrogen

Avem un rezervor care poate stoca 5 până la 10 kg de hidrogen, știind că fiecare kilogram conține 33.3 kWh de energie (comparativ cu vehiculele electrice, care au 35 până la 100 kWh). Rezervorul este special conceput și robust pentru a rezista la o presiune internă de 350 până la 700 bar.

Celule de combustibil

Celula de combustibil va furniza energie motorului electric al mașinii, la fel ca o baterie convențională cu litiu. Cu toate acestea, are nevoie de combustibil, și anume de hidrogen din rezervor. Este realizat din platină foarte scumpă, dar în cele mai moderne versiuni se descurcă fără ea.

Baterie tampon

Acest lucru nu este necesar, dar este standardul pentru vehiculele cu hidrogen. Într-adevăr, servește ca o baterie de rezervă, un amplificator de putere (poate funcționa în paralel cu o pilă de combustie), dar, de asemenea, și mai presus de toate, servește la restabilirea energiei cinetice în timpul decelerării și frânării.

Electronica de putere

Nu este listată în diagrama mea de sus, electronica de putere controlează, întrerupe și redresează (conversia între curenții AC și DC) diferiții curenți care curg prin diferitele componente ale mașinii.

Alimentarea cu combustibil

Funcționarea celulei de combustie: cataliză

Scopul este de a extrage electroni (electricitate) din hidrogen pentru a-i trimite către un motor electric. Toate acestea se realizează printr-o reacție electrochimică controlată care separă electronii pe o parte (spre motor) și protonii pe cealaltă (în celula de combustibil). Întreaga întâlnire se termină la catod, unde se termină reacția: „amestecul” final dă apă, care este pompată din sistem (evacuare).

Iată o diagramă a catalizei, care este extracția electricității din hidrogen (electroliza inversă).

Aici vedem funcționarea celulei de combustie, și anume fenomenul de cataliză.

Hidrogenul H2 (adică doi atomi de hidrogen H lipiți împreună: dihidrogen) merge de la stânga la dreapta. Pe măsură ce se apropie de anod, își pierde nucleul (protonul), care va fi aspirat (din cauza fenomenului de oxidare). Electronii vor continua apoi drumul spre dreapta pentru a utiliza ulterior motorul electric.

La rândul nostru, reasamblam totul prin injectarea de O2 (oxigen din aer datorită compresorului) pe partea catodului, ceea ce va permite în mod natural formarea unei molecule de apă (care va cataliza toate elementele într-un singur întreg). o moleculă care este o colecție de Hs și Os).

Rezumatul reacțiilor chimice/fizice

ANOD : la anod, atomul de hidrogen este „taiat” la jumatate (H2 = 2e- + 2H+). Nucleul (H + ion) coboară spre catod, în timp ce electronii (e-) își continuă drumul datorită incapacității lor de a trece prin electrolit (spațiul dintre anod și catod).

CATOD: la catod vedem ioni inversi (în moduri diferite) electroni H + și e-. Apoi este suficient să introduceți atomi de oxigen astfel încât toate aceste elemente să dorească să se colecteze, ceea ce duce apoi la crearea unei molecule de apă formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Sau formula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Recolta?

Dacă luăm în considerare doar mașina în sine, și anume randamentul rezervorului până la capătul roților (transformarea materialului / armarea mecanică), suntem aici puțin sub 50%. Într-adevăr, bateria are o eficiență de aproximativ 50%, iar motorul electric - aproximativ 90%. Prin urmare, avem mai întâi filtrare de 50%, apoi 10%.

Dacă luăm în calcul randamentul unei centrale care generează energie, atunci înainte de producerea hidrogenului sau chiar de distribuția energiei electrice (în cazul litiului) avem 25% pentru hidrogen și 70% pentru energie electrică (aproximativ medie, evident. ).

Citiți mai multe despre rentabilitate aici.

Diferența dintre o mașină cu hidrogen și o mașină electrică cu baterie cu litiu?

Mașinile sunt exact aceleași, cu excepția „rezervorului de energie”. Prin urmare, acestea sunt vehicule electrice care folosesc motoare rotor-stator (inductie, magneți permanenți sau chiar reactive).

Dacă o baterie cu litiu funcționează și datorită unei reacții chimice în interiorul acesteia (reacție care produce în mod natural electricitate: mai exact, electroni), nu iese nimic din ea, există doar o transformare internă. Pentru a reveni la starea inițială (reîncărcare), este suficient să treceți curentul (conectați la sector) și reacția chimică va începe din nou în sens opus. Problema este că durează, chiar și cu supraalimentare.

Pentru un motor cu hidrogen, care este un motor electric clasic care este alimentat de o celulă de combustibil (adică hidrogen), bateria consumă hidrogen în timpul unei reacții chimice. Se golește printr-un evacuare care elimină vaporii de apă (rezultatul unei reacții chimice).

Prin urmare, din punct de vedere logic, am putea adapta orice mașină electrică la o mașină cu hidrogen, este suficient să înlocuim bateria cu litiu cu o pilă de combustie. Deci, în înțelegerea dvs. despre „motor cu hidrogen” ar trebui considerat în primul rând un motor electric (vedeți cum funcționează aici). Neapărat se apropie de el, nu pentru că este alimentat ca entitate.

Reacția chimică de la baza acestei tablete produce Căldurăde electricitate (ce avem nevoie pentru motorul electric) și apă.

De ce nu peste tot?

Principala problemă tehnică a hidrogenului este legată de siguranța depozitării. De fapt, ca și GPL, acest combustibil este periculos pentru că devine inflamabil la contactul cu aerul (și asta nu este tot). Deci problema nu este doar umplerea mașinii cu combustibil, ci și a avea un rezervor suficient de puternic pentru a rezista oricărui accident. Desigur, costul suplimentar este, de asemenea, o mare greutate și se pare că este mai puțin viabil decât o baterie litiu-ion, al cărei cost scade brusc.

În sfârșit, rețeaua de producție și distribuție din lume este foarte subdezvoltată, iar guvernele vor să producă hidrogen prin electroliză folosind surse de energie regenerabilă (mulți experți vorbesc despre o schemă utopică care nu poate fi realizată în realitatea noastră „subită”).

În cele din urmă, există o șansă mai mare ca electricitatea convențională să fie soluția de alegere pentru viitor, mai degrabă decât hidrogenul, care va fi folosit pentru o serie de aplicații dincolo de mobilitatea individuală.

Toate comentariile și reacțiile

Dernier comentariu postat:

Bernard (Data: 2021, 09:23:14)

Bună ziua,

Vă mulțumim pentru aceste idei puternice și interesante. Voi părăsi site-ul cu un nou licurici în vechiul meu creier.

Personal, sunt surprins că, în afară de ceea ce știu despre submarinele nucleare, nimeni nu a dezvoltat un motor perfect pentru șosea. A fost într-adevăr cel dezvăluit de Philips la Salonul Auto de la Bruxelles din 1971, cu 200 CP. pe două pistoane.

Philips și-a început activitatea în 1937-1938 și și-a reluat activitatea în 1948.

În 1971, au pretins câteva sute de cai putere per piston. De atunci nu mai găsesc nimic... Desigur, Secret Defense.

Dar motoarele cu turbine cu gaz?

Lampioanele tale pot adăuga apă la moara mea gânditoare.

Vă mulțumim pentru cunoștințe și popularizare.

Il J. 1 reacție (e) la acest comentariu:

• administrator ADMINISTRATOR DE SITE (2021-09-27 11:40:25): Este foarte distractiv de citit, mulțumesc.

  Nu știu suficient despre acest tip de motor pentru a judeca, probabil din cauza costului, dimensiunilor, întreținerii dificile, randamentului mediu?

  Ținând cont de faptul că este necesar să existe o soluție care să permită încălzirea gazului și, prin urmare, aplicarea acesteia pe o mașină publică obișnuită este potențial periculoasă (și că va fi constantă în timp).

  Pe scurt, bănuiesc că sperai la un răspuns mai precis și mai sigur... Îmi pare rău.

(Postarea dvs. va fi vizibilă sub comentariu după verificare)

A scrie un comentariu

Folosind formula electrică E, veți găsi că: