ماشین هیدروژنی تویوتا، BMW چگونه کار می کند، آیا باید ژنراتور هیدروژن نصب کرد. موتور هیدروژنی چگونه کار می کند

اگر خطایی در متن پیدا کردید، آن را با ماوس انتخاب کنید و Ctrl+Enter را فشار دهید. متشکرم.

ذخایر نفت رو به پایان است که بشریت را مجبور می کند به دنبال منابع انرژی جایگزینی باشد که بتواند جایگزین "طلای سیاه" شود. یک راه حل استفاده از موتور هیدروژنی است که سمیت کمتری دارد و کارآمدتر است. نکته اصلی این است که تامین مواد اولیه برای تولید سوخت تقریبا نامحدود است.

موتور هیدروژنی ماشین چه زمانی ظاهر شد؟ دستگاه آن چه ویژگی هایی دارد و اصل کار چیست؟ این فناوری در کجا کاربرد دارد؟ آیا می توان چنین موتوری را با دستان خود ساخت؟ این و سوالات دیگر در زیر مورد بحث قرار خواهند گرفت.

هنگامی که موتور هیدروژن ظاهر شد، شرکت های اصلی توسعه آن را رهبری کردند

علاقه به استفاده از هیدروژن در دهه 1970 در دوره کمبود شدید سوخت ظاهر شد. تویوتا اولین توسعه دهنده مدرنی بود که موتور ماشین هیدروژنی را معرفی کرد. این او بود که در سال 1997 FCHV SUV را به نمایش عمومی گذاشت که هرگز وارد آن نشد تولید انبوه.

با وجود شکست اولیه، بسیاری از شرکت ها به تحقیق و حتی تولید چنین خودروهایی ادامه می دهند. تویوتا، هیوندای و هوندا بیشترین موفقیت را کسب کرده اند. شرکت های دیگری نیز در حال توسعه هستند - فولکس واگن، جنرال موتورز، بی ام و، نیسان، فورد.

در سال 2016، اولین قطار در آن ظاهر شد سوخت هیدروژنیکه زاییده فکر شرکت آلمانی آلستوم است. Coranda iLint جدید قرار است در پایان سال 2017 در مسیر Buxtehude به Cuxhaven (نیدرزاکسن) شروع به کار کند.

در آینده قرار است 4000 قطار دیزلی آلمانی با چنین قطارهایی جایگزین شود که در امتداد بخش هایی از جاده ها بدون برقی حرکت می کنند.

نروژ، دانمارک و سایر کشورها قبلاً به خرید Coranda iLint علاقه نشان داده اند.

ویژگی های هیدروژن به عنوان سوخت موتور

در موتور احتراق داخلی بنزین با هوا مخلوط می شود و پس از آن وارد سیلندرها شده و می سوزد و در نتیجه پیستون ها حرکت می کنند و خودرو حرکت می کند.

استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت دارای چندین تفاوت است:

• پس از احتراق مخلوط سوخت، تنها بخار در خروجی تولید می شود.
• واکنش احتراق سریعتر از گازوئیل یا بنزین است.
• به لطف مقاومت در برابر انفجار، امکان بالا آمدن وجود دارد.
• انتقال حرارت هیدروژن 250 درصد بیشتر از انتقال حرارت است مخلوط سوخت و هوا.
• هیدروژن یک گاز فرار است، بنابراین به کوچکترین شکاف ها و حفره ها نفوذ می کند. به همین دلیل، فلزات کمی قادر به مقاومت در برابر تأثیر مخرب آن هستند.
• چنین سوخت هایی به صورت مایع یا فشرده ذخیره می شوند. در صورت خراب شدن مخزن، هیدروژن تبخیر می شود.
• سطح پایین تر نسبت گاز برای واکنش با اکسیژن 4٪ است. به لطف این ویژگی، امکان تنظیم حالت های عملکرد موتور با دوز کردن قوام وجود دارد.

با در نظر گرفتن تفاوت های ظریف ذکر شده، استفاده از H 2 به شکل خالص آن برای یک موتور احتراق داخلی غیرممکن است. ایجاد تغییرات ساختاری در موتور احتراق داخلی و نصب تجهیزات اضافی الزامی است.

دستگاه موتور هیدروژنی

خودروهای دارای موتور هیدروژنی به چند گروه تقسیم می شوند:

• ماشین های دارای 2 حامل انرژی. آنها یک موتور اقتصادی دارند که می تواند با هیدروژن خالص یا مخلوط بنزین کار کند. راندمان موتوراز این نوع به 90-95 درصد می رسد. برای مقایسه موتور دیزلضریب دارد اقدام مفیددر سطح 50٪ و یک موتور احتراق داخلی معمولی - 35٪. چنین خودروهایی با استاندارد یورو 4 مطابقت دارند.
• خودرویی با موتور الکتریکی داخلی که سلول هیدروژنی روی خودرو را تامین می کند. امروزه امکان ساخت موتورهایی با راندمان 75 درصد یا بیشتر وجود داشت.
• خودروهای معمولی که با هیدروژن خالص یا مخلوط هوا/سوخت کار می کنند. ویژگی چنین موتورهایی اگزوز تمیز و افزایش راندمان تا 20٪ دیگر است.

همانطور که در بالا ذکر شد، طراحی موتوری که بر روی H 2 کار می کند تقریباً مشابه موتور احتراق داخلی است، به استثنای برخی جنبه ها.

ویژگی اصلی روش سوخت رسانی به محفظه احتراق و احتراق آن است. در مورد تبدیل انرژی دریافتی به حرکت KShM، فرآیند مشابه است.

اصل عملیات

اصل عملکرد موتورهای هیدروژنی باید در رابطه با دو نوع چنین تاسیساتی در نظر گرفته شود:

1. موتورهای احتراق داخلی؛
2. موتورهای روی عناصر هیدروژنی

موتورهای احتراق داخلی هیدروژنی

در موتور احتراق داخلی، به دلیل اینکه احتراق مخلوط بنزین کندتر است، قبل از اینکه پیستون به نقطه بالایی خود برسد، سوخت وارد محفظه احتراق می شود.

در موتور هیدروژنی، به دلیل احتراق آنی گاز، امکان جابجایی زمان پاشش تا زمان روشن شدن پیستون وجود دارد. جنبش بازگشت. در عین حال، برای عملکرد عادی موتور، فشار کمی در سیستم سوخت(حداکثر 4 اتمسفر).

در شرایط بهینه، موتور هیدروژنی قادر به کار با سیستم تامین است نمای بسته. این بدان معنی است که در طول تشکیل مخلوط، از هوای جوی استفاده نمی شود.

پس از اتمام ضربه فشرده سازی، بخار در سیلندر باقی می ماند که به رادیاتور ارسال می شود، متراکم می شود و به آب تبدیل می شود.

اجرای این گزینه در صورت نصب الکترولیز بر روی دستگاه امکان پذیر است - دستگاهی که جداسازی هیدروژن از H 2 O را برای واکنش بعدی با O 2 تضمین می کند.

هنوز نمی توان سیستم توصیف شده را به واقعیت تبدیل کرد، زیرا روغن برای عملکرد عادی موتور و کاهش اصطکاک استفاده می شود.

دومی تبخیر می شود و بخشی از گازهای خروجی است. بنابراین برنامه هوای جویدر حالی که کار کردن با موتور هیدروژنی هنوز ضروری است.

موتورهای هیدروژنی

اصل عملکرد چنین دستگاه هایی بر اساس جریان واکنش های شیمیایی است. پوشش سلولی دارای یک غشاء (فقط پروتون ها) و یک محفظه الکترود (شامل یک کاتد و یک آند) است.

H 2 به بخش آند و O 2 به محفظه کاتد تغذیه می شود. یک پوشش ویژه روی الکترودها اعمال می شود که به عنوان کاتالیزور (معمولا پلاتین) عمل می کند.

تحت اثر ماده کاتالیزوری، هیدروژن الکترون های خود را از دست می دهد. علاوه بر این، پروتون ها از طریق غشاء به کاتد آورده می شوند و آب تحت تأثیر کاتالیزور تشکیل می شود.

الکترون ها از محفظه آند خارج می شوند مدار الکتریکیبه موتور متصل است. این جریان برای تغذیه موتور تولید می کند.

از پیل های سوختی هیدروژنی در کجا استفاده شده است؟

یکی از ویژگی های سلول های سوختی هیدروژنی توانایی تولید انرژی برای موتور الکتریکی است. در نتیجه، این سیستم جایگزین موتور احتراق داخلی می شود یا به منبع انرژی روی خودرو تبدیل می شود.

سلول های سوختی اولین بار در سال 1959 توسط یک شرکت آمریکایی مورد استفاده قرار گرفت.

به طور کلی از سلول های سوختی استفاده می شود:

پیل های سوختی هیدروژنی در لیفتراک ها، دوچرخه ها، اسکوترها، موتورسیکلت ها، تراکتورها، اتومبیل های گلف و سایر وسایل نقلیه نیز کاربرد پیدا کرده اند.

مزایا و معایب

برای درک ویژگی ها و چشم انداز یک موتور هیدروژنی در خودرو، ارزش دانستن مزایا و معایب آن را دارد. بیایید آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

• سازگار با محیط زیست. معرفی موتور هیدروژنی - فرصتی برای فراموش کردن مشکل آلودگی محیط. با انتقال جهانی به این نوع سوخت، کاهش آن امکان پذیر خواهد بود اثر گلخانه ایو شاید سیاره را نجات دهد. سازگاری با محیط زیست پیشرفت های جدید توسط تویوتا تایید شده است. کارمندان این کنسرت ثابت کردند که اگزوز خودرو برای سلامتی بی خطر است. علاوه بر این، آبی که خارج می شود را می توان نوشید، زیرا مقطر شده و از ناخالصی ها پاک می شود.
• تجربه توسعه مشخص است که موتور هیدروژنی مدت ها پیش ساخته شده است، بنابراین نباید هیچ مشکلی در استفاده از آن در خودروها وجود داشته باشد. اگر در تاریخ جستجو کنید، اولین ظاهر موتور هیدروژنی در آغاز قرن نوزدهم توسط فرانسوا آیزاک دی ریواز، طراح فرانسوی ساخته شد. علاوه بر این، در طول محاصره لنینگراد، تقریبا 500 وسیله نقلیه به نوع جدیدی از سوخت منتقل شدند.
• دسترسی . یک عامل به همان اندازه مهم به نفع H 2 عدم وجود کمبود است. در صورت تمایل می توان این نوع سوخت را حتی از فاضلاب نیز تهیه کرد.
• امکان استفاده در نیروگاه های مختلف. این عقیده وجود دارد که هیدروژن فقط در موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود. این اشتباه است. فناوری جدید در ایجاد یک پیل سوختی است که با کمک آن می توان جریان الکتریکی را به دست آورد و موتور الکتریکی خودرو را تامین کرد. مزایای آن ایمنی و عدم وجود عناصر فسیلی است که آلودگی محیط زیست را از بین می برد. در مرحله حاضر، چنین طرحی امن ترین در نظر گرفته شده و مورد استفاده قرار می گیرد بیشترین تقاضادر توسعه دهندگان

همچنین، مزایا عبارتند از:

• حداقل سطح سر و صدا؛
• بهبود قدرت، پاسخ دریچه گاز و سایر پارامترهای موتور؛
• ذخیره انرژی زیاد؛
• مصرف سوخت کم؛
• سهولت نگهداری؛
• پتانسیل بالا برای استفاده به عنوان سوخت جایگزین.

معایب موتور هیدروژنی:

علاوه بر مواردی که قبلاً در بالا مورد بحث قرار گرفت، باید تعدادی از معایب را برجسته کرد:

• خطر آتش سوزی یا انفجار.
• خطرات برای سیاره، زیرا افزایش حجم هیدروژن می تواند منجر به عواقب جبران ناپذیری برای لایه اوزون شود.
• افزایش وزن دستگاه به دلیل استفاده از باتری ها و مبدل های قدرتمند.
• وجود مشکلات در ذخیره سازی سوخت هیدروژن - زیر فشار بالایا به صورت مایع محققان هنوز به یک نتیجه متفق القول در مورد اینکه کدام گزینه بهتر است، نرسیده اند.

خطر سوخت هیدروژنی

در معایب مطرح شده در بالا، خطرات استفاده از سوخت هیدروژنی برای موتور ذکر شد. این مهمترین نقطه ضعف فناوری جدید است.

در ترکیب با یک عامل اکسید کننده (اکسیژن)، خطر اشتعال هیدروژن یا حتی انفجار افزایش می یابد. مطالعات نشان داده است که 1/10 انرژی لازم برای احتراق مخلوط بنزین برای احتراق H 2 کافی است. به عبارت دیگر، یک جرقه ساکن برای مشتعل کردن هیدروژن کافی است.

خطر دیگر در نامرئی شعله هیدروژن است. هنگامی که یک ماده در حال سوختن است، آتش تقریباً نامرئی است، که روند مبارزه با آن را پیچیده می کند. علاوه بر این، مقدار بیش از حد H 2 منجر به خفگی می شود.

خطر تشخیص است گاز داده شده استبسیار دشوار است، زیرا بویی ندارد و برای چشم انسان کاملاً نامرئی است.

علاوه بر این، H2 مایع شده است دمای پایینبنابراین، در صورت نشتی با اعضای بدن در معرض خطر، خطر سرمازدگی شدید وجود دارد. این گاز در انبارهای ویژه قرار دارد.

با توجه به موارد فوق، نتیجه گیری خود نشان می دهد که موتور هیدروژنی خطرناک است و استفاده از آن بسیار خطرناک است.

در واقع گاز هیدروژن وزن کمی دارد و در صورت نشت در هوا پخش می شود. این بدان معنی است که خطر احتراق آن حداقل است.

در مورد خفگی، این وضعیت ممکن است، اما تنها زمانی که در یک اتاق بسته است. در غیر این صورت نشت سوخت هیدروژن خطری برای زندگی ندارد. در توجیه، شایان ذکر است که گازهای خروجی موتورهای احتراق داخلی (یعنی مونوکسید کربن) نیز خطر مرگباری دارد.

خودروهای مدرن با موتورهای هیدروژنی

امکان استفاده از موتورهای سوخت هیدروژنی بسیاری از سازندگان را مورد توجه قرار داده است. در نتیجه همه چیز در صنعت خودرو ظاهر می شود. ماشین های بیشترکار بر روی این گاز

محبوب ترین مدل ها عبارتند از:

• تویوتا سدان سلول سوختی را عرضه کرد. برای رفع مشکلات کمبود فضا در کابین و محفظه چمدانمخازن با سوخت هیدروژن در کف خودرو قرار می گیرند. سدان Fuel Cell برای حمل و نقل افراد طراحی شده است و هزینه آن 67.5 هزار دلار است.
  
• کنسرت BMW نسخه خود از خودروی هیدروژنی را ارائه کرد.این مدل جدید توسط چهره های شناخته شده فرهنگی، بازرگانان، سیاستمداران و دیگر شخصیت های محبوب آزمایش شده است. آزمایشات نشان داده است که تغییر به سوخت جدید بر راحتی، ایمنی و پویایی خودرو تأثیری ندارد. در صورت لزوم، انواع سوخت را می توان از یکی به دیگری تغییر داد. سرعت Hydrogen7 - تا 229 کیلومتر در ساعت.
  
• هوندا کلاریتی خودرویی از شرکت هوندا است که با ذخیره قدرت خود تحت تأثیر قرار می گیرد. 589 کیلومتر است که هیچ خودروی کم آلایندگی دیگری نمی تواند به آن ببالد. سوخت گیری سه تا پنج دقیقه طول می کشد.
  
  
  
• "هیولا" از جنرال موتورز در اکتبر 2016 نمایش داده شد. ویژگی این خودرو در قابلیت اطمینان باورنکردنی نهفته است که توسط تحقیقات انجام شده توسط ارتش ایالات متحده تأیید شده است. در طول آزمایشات، خودرو بیش از 3 میلیون کیلومتر را طی کرد.
  
  
  
• تویوتا مدل هیدروژنی Mirai را وارد بازار کرده است. فروش در سال 2014 در ژاپن و از اکتبر 2015 در ایالات متحده آغاز شد. زمان سوخت گیری میرای پنج دقیقه و برد کروز در یک پمپ بنزین 502 کیلومتر است. PHOTO 21 22 اخیراً نمایندگان این کنسرت اعلام کردند که قصد دارند این فناوری را نه تنها در خودروها، بلکه در لیفتراک ها و حتی کامیون ها نیز پیاده کنند. کامیون 18 چرخ در حال حاضر در لس آنجلس آزمایش می شود.
  
• سازنده لکسوس در حال برنامه ریزی یک نوع هیدروژنی از این خودرو در سال 2020 است، بنابراین جزئیات کمی در مورد این خودرو شناخته شده است.
  
  
• آئودی این مفهوم را معرفی کرد H-tron Quattroدر دیترویت به گفته سازنده، این خودرو می تواند با یک باک حدود 600 کیلومتر را طی کند و سرعت آن تا 100 کیلومتر در ساعت در 7.1 ثانیه امکان پذیر است. این دستگاه یک کابین خلبان "مجازی" دارد که جایگزین داشبورد استاندارد می شود.
  
  
• بی ام و در حال همکاری با تویوتا است تا خودروی هیدروژنی خود را تا سال 2020 عرضه کند. سازنده اطمینان می دهد که ذخیره انرژی مدل جدید بیش از 480 کیلومتر است و سوخت گیری تا 5 دقیقه طول می کشد.
  
  
• در سال 2013، فورد اعلام کرد که تولید فعال موتورهای هیدروژنی تا پایان سال 2017 با همکاری نیسان و مرسدس بنز آغاز خواهد شد. اما هنوز امکان اجرای این طرح در عمل وجود ندارد - کارکنان این نگرانی در مرحله توسعه هستند.
  
• مرسدس بنز روشن است نمایشگاه خودرو فرانکفورت GLC SUV را معرفی کرد که در پایان سال 2019 وارد بازار می شود. این خودرو به باتری 9.3 کیلووات ساعتی مجهز است و ذخیره انرژی آن 436 کیلومتر است. حداکثر سرعت به صورت الکترونیکی به 159 کیلومتر در ساعت محدود شده است.
  
• نیکولا موتور ارائه شد واگن باریبا موتور هیدروژنی، دارای ذخیره قدرت 1287 تا 1931 کیلومتر. هزینه یک ماشین جدید 5-7 هزار دلار برای کرایه در ماه خواهد بود. برنامه ریزی شده است که انتشار در سال 2020 آغاز شود.
  
  
• شرکت سازنده هیوندای خط جدیدی از توسان ایجاد کرده است. تا به امروز 140 دستگاه تولید و به فروش رسیده است. نام تجاری هیوندای جنسیسخودروی هیدروژنی GV خود را معرفی کرد این وسیله نقلیه برای اولین بار در نیویورک معرفی شد، اما تولید آن هنوز برنامه ریزی نشده است.
  
  
• بریتانیا نیز از نظر فناوری های جدید فاصله چندانی ندارد. در حال حاضر امکان اجاره در کشور وجود دارد ماشین هیدروژنی Riversimple Rasa برای سه یا شش ماه. وزن این خودرو کمی بیش از 500 کیلوگرم است و قادر است با یک پمپ بنزین حدود 500 کیلومتر را طی کند.
  
  
  
• خانه طراحی Pininfarina یک خودروی هیدروژنی H2 Speed ​​ایجاد کرده است. ویژگی این خودرو در توانایی شتاب گیری به صدها در تنها 3.4 ثانیه و حداکثر سرعت 300 کیلومتر در ساعت است. زمان سوخت گیری تنها سه دقیقه است. قیمت مدل جدید به 2.5 میلیون دلار می رسد.
  
  

مشکلات در عملکرد موتورهای احتراق داخلی هیدروژنی

مانع اصلی در راه معرفی فناوری جدید، هزینه های گزاف برای به دست آوردن سوخت هیدروژنی و همچنین خرید مواد سازنده است.

همچنین مشکلاتی در مورد ذخیره سازی H 2 وجود دارد. پس برای نگه داشتن گاز در حالت لازم دمای ۲۵۳- درجه سانتیگراد لازم است.

ساده ترین راه برای تولید هیدروژن، الکترولیز آب است. اگر تولید H2 در مقیاس صنعتی مورد نیاز باشد، نمی توان از هزینه های بالای انرژی صرف نظر کرد.

برای افزایش سودآوری تولید باید از امکانات انرژی هسته ای استفاده کرد. برای جلوگیری از خطرات، دانشمندان در تلاشند تا جایگزین هایی برای این گزینه بیابند.

جابجایی و ذخیره سازی مستلزم استفاده از مواد گران قیمت و مکانیزم های باکیفیت است.

ما نباید مشکلات دیگری را که باید در حین کار با آنها روبرو شود فراموش کنیم:

• قابلیت انفجار. اگر گاز در یک اتاق بسته نشت کند و انرژی کمی برای ادامه واکنش وجود داشته باشد، امکان انفجار وجود دارد. اگر هوا خیلی گرم باشد، فقط وضعیت را تشدید می کند. نفوذپذیری بالای H 2 منجر به این واقعیت می شود که گاز وارد می شود منیفولد اگزوز. به همین دلیل است که استفاده از موتور دوار ارجح تر است.
• هنگام ذخیره سازی هیدروژن، از ظروف با حجم زیاد و همچنین سیستم هایی استفاده می شود که تبخیر گاز را حذف می کنند. علاوه بر این، از دستگاه هایی استفاده می شود که آسیب مکانیکی به ظروف را حذف می کند. اگر برای کامیون ها، حمل و نقل آبی یا مسافری، این ویژگی اهمیت چندانی ندارد، یک خودروی سواری متر مکعب ارزشمندی را از دست می دهد.
• در بار های سنگینو دمای بالا H 2 باعث تخریب عناصر CPG (گروه سیلندر-پیستون) و روان کننده در موتور می شود. استفاده از آلیاژهای خاص و روان کننده هامنجر به افزایش هزینه تولید موتورهای هیدروژنی می شود.

آینده موتورهای هیدروژنی

استفاده از H 2 چشم اندازهای بزرگی را باز می کند و نه تنها در داخل صنعت خودرو. موتورهای هیدروژنی به طور فعال در حمل و نقل ریلی، هواپیما و هلیکوپتر استفاده می شود. آنها همچنین بر روی تجهیزات کمکی نصب می شوند.

علاقه به توسعه چنین موتورهایی با نگرانی های بسیاری نشان داده شده است که قبلاً در بالا ذکر شد - تویوتا، بی ام و، فولکس واگن، جنرال موتورز و دیگران.

در حال حاضر امروز در جاده ها اتومبیل های واقعی وجود دارد که با هیدروژن کار می کنند. بسیاری از آنها در بالا مورد بحث قرار گرفته اند - BMW 750i Hydrogen، Honda FSX، Toyota Mirai و دیگران.

تقریباً تمام کنسرن‌های بزرگی که در تلاش برای یافتن جایگاه خود در بازار هستند، به این کار پیوسته‌اند.

نقطه ضعف اصلی قیمت بالای H 2 ، کمبود پمپ بنزین و همچنین کمبود کارگران واجد شرایط قادر به خدمات رسانی به چنین تجهیزاتی است. اگر بتوان مشکلات موجود را حل کرد، قطعا خودروهایی با موتور هیدروژنی در جاده های ما ظاهر می شوند.

فناوری های رقیب

توجه به موتورهای هیدروژن از بین رفته است زیرا این فناوری دارای رقبایی است.

اینجا تنها تعداد کمی از آنها هستند:

آیا امکان دارد خودتان این کار را انجام دهید؟

فناوری کارکرد موتور روی گاز از دیرباز شناخته شده است و نگرانی های زیادی در معرفی موتورهای هیدروژنی به موفقیت دست یافته است. صنعتگران همچنین به بهبود ICE کلاسیک فکر کردند.

نکته اصلی این است که یک گاز مخصوص به محفظه احتراق تامین شود. چنین وسیله ای سیستم براون نامیده می شود. در این حالت، بنزین نیز به موتور عرضه می شود، اما با گاز مخلوط می شود که احتراق بهتر را تضمین می کند.

در نتیجه بخار آب ظاهر می شود که سوپاپ ها و پیستون های موتور را از رسوبات کربن پاک می کند، عملکرد موتور را بهبود می بخشد و عمر آن را افزایش می دهد.

برای تجزیه آب به گاز با دست خود، به یک کاتالیزور، تقطیر، الکترود و برق نیاز دارید.

این طرح از مواد بداهه مونتاژ شده است. استفاده از یک قوطی مجاز است، اما استفاده از شش قوطی بهتر است.

پس از آن، صفحات بریده شده و طبق اصل متقاطع ترکیب می شوند. سپس آنها را با سیم پیچیده و به درب وصل می کنند. مهم است که الکترودها با یکدیگر اتصال کوتاه نداشته باشند.

در مرحله آخر، شیشه ها با الکترولیت و کاتالیزور پر می شوند. چنین طرحی می تواند روی هر ماشینی کار کند.

اگر در مورد موتور هیدروژنی تمام عیار صحبت کنیم، مطمئناً به دلیل پیچیدگی فناوری، ساخت آن در شرایط گاراژ امکان پذیر نخواهد بود.

اگر مقاله ویدیویی دارد و پخش نمی‌شود، هر کلمه‌ای را با ماوس انتخاب کنید، Ctrl + Enter را فشار دهید، هر کلمه‌ای را در پنجره ظاهر شده وارد کنید و روی «ارسال» کلیک کنید. متشکرم.

بسیاری از صاحبان خودرو به دنبال راه هایی برای صرفه جویی در مصرف سوخت هستند. یک ژنراتور هیدروژن برای یک ماشین این مشکل را به طور اساسی حل می کند. بررسی کسانی که این دستگاه را برای خود نصب کرده اند، به ما اجازه می دهد تا در مورد کاهش قابل توجه هزینه ها در عملکرد وسایل نقلیه صحبت کنیم. بنابراین موضوع بسیار جالب است. در زیر ما در مورد چگونگی ساخت یک ژنراتور هیدروژن به تنهایی صحبت خواهیم کرد.

ICE روی سوخت هیدروژنی

برای چندین دهه، جستجو برای امکان تطبیق موتورهای احتراق داخلی برای کامل یا وجود داشته است عملیات هیبریدیروی سوخت هیدروژن در بریتانیای کبیر، در سال 1841، یک موتور که بر روی مخلوط هوا و هیدروژن کار می کرد، ثبت اختراع شد. شرکت Zeppelin در آغاز قرن بیستم از موتورهای احتراق داخلی که بر پایه هیدروژن کار می‌کردند به عنوان پیشرانه کشتی‌های هوایی معروف خود استفاده می‌کرد.

توسعه انرژی هیدروژن نیز با بحران جهانی انرژی که در دهه 70 قرن گذشته فوران کرد تسهیل شد. با این حال، با پایان آن، ژنراتورهای هیدروژن به سرعت فراموش شدند. و این با وجود مزایای فراوان در مقایسه با سوخت معمولی:

• اشتعال پذیری ایده آل مخلوط سوخت بر اساس هوا و هیدروژن، که باعث می شود به راحتی موتور را در هر دمای محیط راه اندازی کنید.
• انتشار زیاد گرما در حین احتراق گاز؛
• ایمنی محیطی مطلق - گازهای خروجی به آب تبدیل می شوند.
• 4 برابر نرخ احتراق بیشتر در مقایسه با مخلوط بنزین.
• توانایی مخلوط برای کار بدون انفجار در درجه بالافشرده سازی

پایه ای دلیل فنیکه مانعی غیرقابل عبور برای استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت خودروها است، به ناتوانی در قرار دادن مقدار کافی گاز روی خودرو تبدیل شده است. اندازه مخزن سوختهیدروژن با پارامترهای خود خودرو قابل مقایسه خواهد بود. قابلیت انفجار زیاد گاز باید احتمال کوچکترین نشتی را از بین ببرد. در شکل مایع، نصب برودتی مورد نیاز است. این روش در خودرو نیز چندان قابل اجرا نیست.

گاز قهوه ای

امروزه ژنراتورهای هیدروژنی در بین رانندگان محبوبیت پیدا کرده اند. با این حال، این کاملاً همان چیزی نیست که در بالا مورد بحث قرار گرفت. از طریق الکترولیز، آب به گاز براون تبدیل می شود که به مخلوط سوخت اضافه می شود. مشکل اصلی که این گاز حل می کند این است احتراق کاملسوخت این به افزایش قدرت و کاهش مصرف سوخت تا درصد مناسبی کمک می کند. برخی از مکانیک ها تا 40 درصد پس انداز به دست آورده اند.

مساحت سطح الکترودها برای خروجی کمی گاز تعیین کننده است. تحت تأثیر جریان الکتریکی، یک مولکول آب شروع به تجزیه شدن به دو اتم هیدروژن و یک اکسیژن می کند. چنین مخلوط گازی در حین احتراق تقریباً 4 برابر بیشتر از هنگام احتراق هیدروژن مولکولی انرژی آزاد می کند. بنابراین استفاده از این گاز در موتورهای احتراق داخلی منجر به احتراق کارآمدتر مخلوط سوخت و کاهش مقدار آن می شود. انتشارات مضروارد اتمسفر می شود، قدرت را افزایش می دهد و میزان سوخت مصرفی را کاهش می دهد.

طرح جهانی ژنراتور هیدروژن

برای کسانی که توانایی طراحی را ندارند، می توان یک ژنراتور هیدروژن برای ماشین را از صنعتگرانی که مونتاژ و نصب چنین سیستم هایی را در جریان قرار می دهند، خریداری کرد. امروزه از این قبیل پیشنهادات زیاد است. هزینه واحد و نصب حدود 40 هزار روبل است.

اما شما می توانید چنین سیستمی را خودتان جمع آوری کنید - هیچ چیز پیچیده ای در آن وجود ندارد. این شامل چندین عنصر ساده است که به یک کل متصل هستند:

1. گیاهان برای الکترولیز آب.
2. مخزن ذخیره سازی.
3. تله رطوبت از گاز.
4. واحد کنترل الکترونیکی (مدولاتور جریان).

در زیر نموداری وجود دارد که به وسیله آن می توانید به راحتی یک ژنراتور هیدروژن را با دستان خود مونتاژ کنید. نقشه ها گیاه اصلیکه گاز براون تولید می کند بسیار ساده و قابل درک است.

این طرح نشان دهنده هیچ پیچیدگی مهندسی نیست؛ هر کسی که می داند چگونه با یک ابزار کار کند، می تواند آن را تکرار کند. برای خودروهای دارای سیستم تزریق سوخت نیز لازم است کنترل کننده ای نصب شود که سطح گازرسانی را تنظیم می کند. مخلوط سوختو به رایانه سواری خودرو متصل است.

راکتور

مقدار گاز براون به دست آمده به مساحت الکترودها و مواد آنها بستگی دارد. اگر صفحات مسی یا آهنی به عنوان الکترود در نظر گرفته شوند، به دلیل تخریب سریع صفحات، راکتور نمی تواند برای مدت طولانی کار کند.

استفاده از ورق های تیتانیوم ایده آل به نظر می رسد. اما استفاده از آنها هزینه مونتاژ واحد را چندین برابر افزایش می دهد. استفاده از صفحات فولادی ضد زنگ با آلیاژ بالا بهینه در نظر گرفته می شود. این فلز موجود است، به دست آوردن آن دشوار نخواهد بود. همچنین می توانید از مخزن مصرف شده خود در ماشین لباسشویی استفاده کنید. مشکل فقط برش صفحات با اندازه دلخواه خواهد بود.

انواع نصب

تا به امروز، یک ژنراتور هیدروژن برای یک خودرو را می توان به سه الکترولیز مجهز کرد که از نظر نوع، ماهیت کار و عملکرد متفاوت هستند:

نوع اول ساخت و ساز برای مجموعه کاملاً کافی است موتورهای کاربراتوری. نیازی به نصب مدار الکترونیکی پیچیده تنظیم کننده بهره وری گاز نیست و مونتاژ چنین الکترولیزری به خودی خود دشوار نیست.

برای بیشتر ماشین های قدرتمندمونتاژ نوع دوم راکتور ترجیح داده می شود. و برای موتورهایی که با سوخت دیزل کار می کنند و وسایل نقلیه سنگیناز نوع سوم راکتور استفاده کنید.

عملکرد مورد نیاز

برای اینکه واقعاً در مصرف سوخت صرفه جویی شود، یک ژنراتور هیدروژنی برای خودرو باید در هر دقیقه به میزان 1 لیتر در هر 1000 جابجایی موتور گاز تولید کند. بر اساس این الزامات، تعداد صفحات برای راکتور انتخاب می شود.

برای افزایش سطح الکترودها، باید سطح را با کاغذ سنباده در جهت عمود پردازش کرد. این درمان بسیار مهم است - باعث افزایش سطح کار می شود و از "چسبیدن" حباب های گاز به سطح جلوگیری می کند.

دومی منجر به جدا شدن الکترود از مایع می شود و از الکترولیز طبیعی جلوگیری می کند. فراموش نکنید که برای عملکرد عادی الکترولیز، آب باید قلیایی باشد. نوشابه معمولی می تواند به عنوان یک کاتالیزور عمل کند.

تنظیم کننده جریان

ژنراتور هیدروژن روی ماشین در فرآیند کار باعث افزایش بهره وری آن می شود. این به دلیل آزاد شدن گرما در طی واکنش الکترولیز است. سیال کار راکتور گرم می شود و فرآیند بسیار فشرده تر پیش می رود. یک تنظیم کننده جریان برای کنترل روند واکنش استفاده می شود.

اگر آن را پایین نیاورید، آب ممکن است به سادگی بجوشد و راکتور تولید گاز براون را متوقف خواهد کرد. یک کنترل کننده ویژه که عملکرد راکتور را تنظیم می کند به شما امکان می دهد عملکرد را با افزایش سرعت تغییر دهید.

مدل های کاربراتور مجهز به یک کنترلر با یک سوئیچ معمولی برای دو حالت عملیاتی هستند: "مسیر" و "شهر".

ایمنی نصب

بسیاری از صنعتگران بشقاب ها را در ظروف پلاستیکی قرار می دهند. در این مورد کوتاهی نکنید. شما به یک مخزن فولادی ضد زنگ نیاز دارید. اگر در دسترس نبود می توانید از طرح با بشقاب استفاده کنید نوع باز. در مورد دوم، لازم است از عایق جریان و آب با کیفیت بالا استفاده شود عملیات قابل اعتمادراکتور

مشخص است که دمای احتراق هیدروژن 2800 است. این گاز انفجاری ترین گاز در طبیعت است. گاز براون چیزی نیست جز یک مخلوط "منفجره" از هیدروژن. بنابراین، ژنراتورهای هیدروژنی حمل و نقل جاده اینیاز به مونتاژ با کیفیت بالا از تمام اجزای سیستم و در دسترس بودن سنسورها برای نظارت بر روند.

سنسور دمای سیال کار، فشار و آمپرمتر در طراحی نصب اضافی نخواهد بود. توجه ویژه باید به آب بندی آب در خروجی راکتور شود. حیاتی است. اگر مخلوط مشتعل شود، چنین دریچه ای از پخش شدن شعله به داخل راکتور جلوگیری می کند.

مولد هیدروژن برای گرمایش منازل و اماکن صنعتیکه بر اساس اصول یکسانی کار می کند، چندین برابر بهره وری راکتور متفاوت است. در چنین تاسیساتی، عدم وجود آب بند یک خطر مرگبار است. همچنین توصیه می شود که ژنراتورهای هیدروژن در اتومبیل ها مجهز به چنین شیر چکی باشند تا از عملکرد ایمن و قابل اعتماد سیستم اطمینان حاصل شود.

تا زمانی که سوخت معمولی ضروری نباشد

چندین مدل آزمایشی در دنیا وجود دارد که کاملاً با گاز براون کار می کنند. با این حال، راه حل های فنی هنوز به کمال خود نرسیده اند. چنین سیستم هایی برای ساکنان عادی سیاره در دسترس نیست. بنابراین، در حالی که رانندگان باید به پیشرفت‌های «صنایع دستی» که کاهش هزینه‌های سوخت را ممکن می‌سازد، بسنده کنند.

کمی در مورد اعتماد و ساده لوحی

برخی از تجار مبتکر یک ژنراتور هیدروژنی را برای اتومبیل ها برای فروش ارائه می دهند. آنها در مورد درمان لیزری سطح الکترودها یا آلیاژهای مخفی منحصربفردی که از آنها ساخته می شوند صحبت می کنند، کاتالیزورهای آب ویژه ای که در آزمایشگاه های علمی در سراسر جهان توسعه یافته اند.

همه چیز به توانایی تفکر چنین کارآفرینانی برای پرواز فانتزی علمی بستگی دارد. باورپذیری می‌تواند شما را با هزینه‌های خودتان (بعضی اوقات حتی نه هزینه‌های کوچک) صاحب تاسیساتی کند که صفحات تماس آن پس از دو ماه کارکرد فرو می‌ریزند.

اگر قبلاً تصمیم گرفته اید که از این طریق در هزینه خود صرفه جویی کنید، بهتر است خودتان نصب را جمع آوری کنید. حداقل بعداً کسی مقصر نخواهد بود.

از صفحه های تلویزیون به ما می گویند که میزان نفت به سرعت در حال کاهش است و به زودی خودروهای بنزینی به گذشته ای دور تبدیل خواهند شد. این فقط کاملاً درست نیست.

در واقع، تعداد ذخایر نفت اثبات شده خیلی زیاد نیست. بسته به میزان مصرف، می توانند بین 50 تا 200 سال دوام بیاورند. اما این آمار، سایت‌های تولید نفت را که تاکنون کشف نشده بود، در نظر نمی‌گیرد.

در واقع، بیش از مقدار کافی نفت در سیاره ما وجود دارد. سوال دیگر این است که پیچیدگی استخراج آن مدام در حال افزایش است، به این معنی که قیمت نیز در حال رشد است. علاوه بر این، عامل محیطی قابل کاهش نیست. دودهای ترافیکیمحیط زیست را آلوده می کند و باید کاری برای آن انجام شود.

علم مدرنبسیاری از منابع انرژی جایگزین تا موتور شکافت هسته ای در ماشین های شما ایجاد کرد. اما بیشتر این فناوری ها هنوز مفاهیمی هستند که امکان کاربرد واقعی ندارند. حداقل تا همین اواخر اینطور بود.

هر سال، شرکت های مهندسی ماشین های بیشتری تولید می کنند که از آن استفاده می کنند منابع جایگزینتغذیه. یکی از موثرترین راه حل ها در این زمینه موتور هیدروژنی از برند تویوتا است. این به شما امکان می دهد بنزین را کاملاً فراموش کنید و خودرو را به وسیله نقلیه ای سازگار با محیط زیست و ارزان تبدیل کنید.

موتورهای هیدروژنی

انواع موتورهای هیدروژنی و شرح آنها

علم پیوسته در حال تکامل است. هر روز مفاهیم جدیدی مطرح می شود. اما فقط بهترین آنها محقق می شوند. اکنون تنها دو نوع موتور هیدروژنی وجود دارد که می توانند مقرون به صرفه و سازنده باشند.

اولین نوع موتور هیدروژنی با پیل سوختی کار می کند. متأسفانه موتورهای هیدروژنی از این نوع هنوز هزینه بالایی دارند. واقعیت این است که طرح شامل مواد گران قیمتی مانند پلاتین است.

نوع دوم شامل موتورهای احتراق داخلی هیدروژنی است. اصل عملکرد چنین دستگاه هایی بسیار شبیه به مدل های پروپان است. به همین دلیل است که آنها اغلب برای کار تحت هیدروژن مجدداً پیکربندی می شوند. متأسفانه، کارایی چنین دستگاه هایی نسبت به دستگاه هایی که روی سلول های سوختی کار می کنند، کمتر است.

در حال حاضر نمی توان گفت که کدام یک از دو فناوری ایجاد موتورهای هیدروژنی برنده خواهد شد. هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. در هر صورت کار در این مسیر متوقف نمی شود. بنابراین، کاملاً ممکن است تا سال 2030 یک خودرو با موتور هیدروژنی را بتوان در هر نمایندگی خودرو خریداری کرد.

اصل عملیات

موتور هیدروژنی بر اساس اصل الکترولیز کار می کند. این فرآینددر آب تحت تأثیر یک کاتالیزور خاص رخ می دهد. در نتیجه هیدروژن آزاد می شود. فرمول شیمیایی آن به شرح زیر است - HHO. گاز قابل انفجار نیست.

مهم! در داخل ظروف مخصوص، گاز با مخلوط سوخت و هوا مخلوط می شود.

ژنراتور شامل یک الکترولیز و یک مخزن است. مدولاتور فعلی مسئول فرآیند تولید گاز است. برای اطمینان از بهترین نتایج، یک بهینه ساز در موتورهای هیدروژن تزریقی نصب شده است. این دستگاه وظیفه تنظیم نسبت مخلوط سوخت و هوا و گاز براون را بر عهده دارد.

مشخصات کاتالیزورها

کاتالیزورهای مورد استفاده برای ایجاد واکنش مورد نظر در یک موتور هیدروژنی می تواند باشد سه نوع:

1. بانک های استوانه ای. این ساده ترین طراحی است که بر روی یک سیستم کنترل نسبتاً ابتدایی کار می کند. عملکرد موتور هیدروژنی که با این کاتالیزور کار می کند بیش از 0.7 لیتر گاز در دقیقه نیست. چنین سیستم هایی را می توان در خودروهایی با موتور هیدروژنی تا یک و نیم لیتر استفاده کرد. افزایش تعداد قوطی ها به شما امکان می دهد از این حد فراتر بروید.
2. سلول ها را جدا کنید. اعتقاد بر این است که این نوع کاتالیزور کارآمدترین است. عملکرد سیستم بیش از دو لیتر گاز در دقیقه است، راندمان حداکثر است.
3. صفحات باز یا کاتالیزور خشک این سیستمطراحی شده برای بلند مدتکار کردن بهره وری در محدوده یک تا دو لیتر گاز در دقیقه نوسان دارد. موقعیت باز کارآمدترین خنک کننده را فراهم می کند.

راندمان موتورهای هیدروژنی هر سال در حال افزایش است. دستگاه های هیبریدی که با هیدروژن و بنزین کار می کنند اکنون شروع به کار کرده اند. به نوبه خود، طراحان به دنبال کارآمدترین مدل کاتالیزوری که عملکرد حتی بالاتری را ارائه می دهد، دست نمی کشند.

موتور هیدروژنی DIY

ژنراتور

برای ایجاد یک موتور هیدروژن کارآمد برای یک ماشین با دستان خود، باید با یک ژنراتور شروع کنید. ساده ترین ژنراتور خانگی یک ظرف مهر و موم شده با مایع است که الکترودها در آن غوطه ور می شوند. برای چنین دستگاهی منبع تغذیه 12 ولت کافی است.

اتصالات بر روی پوشش سازه نصب می شود. مخلوطی از هیدروژن و اکسیژن را حذف می کند. در واقع، این اساس ژنراتور موتور هیدروژنی است که به موتور احتراق داخلی متصل است.

برای ایجاد یک سیستم کامل، به یک درایو و باتری اضافی نیز نیاز دارید. بهتر است از فیلتر آب به عنوان محفظه استفاده کنید یا می توانید خرید کنید نصب ویژه. در دومی، از الکترودهای استوانه ای افزایش بهره وری استفاده می شود.

همانطور که می بینید، جداسازی گاز مناسب برای واکنش چندان دشوار نیست. تولید آن به مقدار لازم برای یک موتور هیدروژنی بسیار دشوارتر است. برای افزایش راندمان استفاده از الکترودهای مسی ضروری است. در موارد شدید، فولاد ضد زنگ نیز مناسب است.

در طول واکنش، جریان باید تامین شود قدرت متفاوت. بنابراین، بدون واحد الکترونیکی نمی توان انجام داد. علاوه بر این، همیشه باید مقدار مشخصی آب در مخزن وجود داشته باشد تا واکنش در شرایط عادی انجام شود. سیستم تغذیه خودکار در موتور هیدروژنی این مشکل را حل می کند. شدت الکترولیز مقدار کافی نمک را فراهم می کند.

مهم! اگر آب تقطیر شود، به هیچ وجه الکترولیز وجود نخواهد داشت.

برای تهیه آب برای موتور هیدروژنی، باید 10 لیتر مایع مصرف کنید و یک قاشق غذاخوری هیدروکسید اضافه کنید.

دستگاه موتور هیدروژنی

اول از همه، شما باید از مخازن و خطوط لوله اضافی مراقبت کنید. موتور هیدروژنی نیاز به سنسور سطح آب دارد که در وسط پوشش نصب می شود. این کار از تحریک کاذب هنگام بالا و پایین رفتن جلوگیری می کند. این اوست که در صورت نیاز فرمان را به سیستم شارژ خودکار می دهد.

سنسور فشار نقش ویژه ای دارد. با 40 psi روشن میشه. به محض اینکه فشار داخلی به 45 psi رسید، پمپاژ خاموش می شود. بالای 50 psi فیوز خاموش می شود.

فیوز موتور هیدروژنی باید از دو قسمت تشکیل شده باشد: یک سوپاپ تنظیم مجدد اضطراریو انفجار دیسک دیسک پارگی زمانی فعال می شود که فشار به psi 60 برسد بدون اینکه آسیبی به سیستم وارد شود.

برای از بین بردن گرما، باید از سردترین شمع استفاده کنید. شمع هایی با نوک پلاتینیوم مناسب نیستند. پلاتین یک کاتالیزور عالی برای واکنش هیدروژن و اکسیژن است.

مهم! بگیر توجه ویژهایجاد تهویه میل لنگ برای موتور هیدروژنی

قسمت برقی

نقش مهم V نمودار سیم کشیموتور هیدروژنی توسط یک تایمر 555 پخش می شود.این موتور به عنوان یک مولد پالس عمل می کند. علاوه بر این، می توان از آن برای تنظیم فرکانس و عرض پالس استفاده کرد.

مهم! تایمر دارای سه محدوده فرکانس است. مقاومت مقاومت ها در 100 اهم است. اتصال به صورت موازی انجام می شود.

برد موتور هیدروژنی باید دو تایمر پالس 555 داشته باشد اولی باید خازن داشته باشد. ظرفیت بزرگتر. خروجی از پایه 3 به ژنراتور دوم می رود. او در واقع آن را روشن می کند.

سومین خروجی تایمر دوم ژنراتور هیدروژن پالسی به مقاومت های 220 و 820 اهم متصل است. ترانزیستور جریان را به مقدار مورد نظر تقویت می کند. دیود 1N4007 وظیفه حفاظت از آن را بر عهده دارد. این فراهم می کند کار معمولیکل سیستم

نتایج

اکنون موتور هیدروژنی دیگر حاصل تخیل دانشمندان نیست، بلکه یک پیشرفت بسیار واقعی است که می توانید خودتان آن را انجام دهید. البته از نظر مشخصات چنین واحدی نسبت به مدل کارخانه پایین تر خواهد بود. اما صرفه جویی در مورد موتور احتراق داخلی همچنان قابل توجه خواهد بود.

موتورهای هیدروژنی نه تنها به کاهش مصرف بنزین کمک می کنند، بلکه کاملاً دوستدار محیط زیست هستند. به همین دلیل است که در سه ماهه اول، فروش خودروی هیدروژنی تویوتا تمام رکوردها را در ژاپن شکست.

صنعت خودروسازی مدرن با تاکید بر تولید خودروهای سازگار با محیط زیست در حال توسعه است. این به دلیل مبارزه جهانی برای خلوص هوای اتمسفر با کاهش انتشار دی اکسید کربن است. افزایش مداوم قیمت بنزین همچنین تولیدکنندگان را مجبور می کند به دنبال منابع دیگر انرژی باشند. بسیاری از نگرانی‌های پیشرو خودروسازی به تدریج به سمت تولید انبوه خودروهایی با سوخت جایگزین می‌روند که در آینده نزدیک منجر به ظهور در جاده‌های جهان خواهد شد. کافینه تنها خودروهای برقی، بلکه خودروهایی با موتورهای سوخت هیدروژنی.

ماشین های هیدروژنی چگونه کار می کنند

یک خودروی هیدروژنی برای کاهش انتشار دی اکسید کربن در اتمسفر و همچنین سایر ناخالصی های مضر طراحی شده است. استفاده از هیدروژن برای به حرکت درآوردن یک وسیله نقلیه چرخدار به دو روش مختلف امکان پذیر است:

• استفاده از موتور احتراق داخلی هیدروژنی (VDVS)؛
• نیروگاه واحد برقعملکرد از عناصر هیدروژنی (HE).

در حالی که ما ماشین خود را با بنزین یا سوخت دیزل پر می کردیم، معجزه جدید توسط فراوان ترین عنصر جهان - هیدروژن - نیرو می گیرد.

VVS آنالوگ موتورهایی است که امروزه به طور گسترده استفاده می شود و سوخت آن پروپان است. این مدل از موتور است که به راحتی قابل پیکربندی مجدد برای کار بر روی هیدروژن است. اصل عملکرد آن مانند موتور بنزینی است، فقط هیدروژن مایع به جای بنزین وارد محفظه احتراق می شود. خودرویی با انرژی های تجدیدپذیر در واقع یک خودروی الکتریکی است. هیدروژن در اینجا فقط یک ماده خام برای تولید برق مورد نیاز برای تامین انرژی موتور الکتریکی است.

عنصر هیدروژن از بخش های زیر تشکیل شده است:

• سپاه;
• غشایی که فقط به پروتون ها اجازه عبور می دهد - ظرفیت را به دو قسمت تقسیم می کند: آند و کاتد.
• آند پوشش داده شده با کاتالیزور (پالادیوم یا پلاتین)؛
• کاتد با همان کاتالیزور

اصل عملکرد VE بر اساس یک واکنش فیزیکوشیمیایی است که شامل موارد زیر است:

بنابراین، هنگامی که خودرو در حال حرکت است، دی اکسید کربن منتشر نمی شود، بلکه تنها بخار آب، الکتریسیته و اکسید نیتریک منتشر می شود.

ویژگی های کلیدی ماشین های هیدروژنی

بازیگران اصلی در بازار خودرو در حال حاضر نمونه های اولیه محصولات خود را با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت دارند. شما قطعاً می توانید ویژگی های فنی فردی چنین ماشین هایی را برجسته کنید:

• حداکثر سرعت توسعه یافته تا 140 کیلومتر در ساعت؛
• میانگین مسافت پیموده شده از یک سوخت گیری 300 کیلومتر است (برخی از تولید کنندگان، به عنوان مثال، تویوتا یا هوندا، دو برابر این رقم را اعلام می کنند - به ترتیب 650 یا 700 کیلومتر، تنها با هیدروژن).
• شتاب تا 100 کیلومتر در ساعت از صفر - 9 ثانیه؛
• قدرت نیروگاه تا 153 اسب بخار.

این خودرو می تواند تا 179 کیلومتر در ساعت شتاب بگیرد و تا 100 کیلومتر در ساعت شتاب خودرو 9.6 ثانیه است و مهمتر از همه این که می تواند 482 کیلومتر را بدون سوخت گیری اضافی طی کند.

پارامترهای کاملاً خوب حتی برای موتورهای بنزینی. هنوز تغییری به سمت VDVS با استفاده از خودروهای H2 مایع یا انرژی های تجدیدپذیر صورت نگرفته است و مشخص نیست که کدام یک از این نوع موتورها به بهترین ویژگی های فنی و شاخص های اقتصادی دست خواهند یافت. اما امروزه مدل‌های بیشتری از ماشین‌های با درایو الکتریکی که با انرژی‌های تجدیدپذیر کار می‌کنند تولید شده‌اند که کارایی بیشتری را به همراه دارند. اگرچه مصرف هیدروژن برای به دست آوردن 1 کیلووات انرژی در VDVS کمتر است.

علاوه بر این، تجهیز مجدد موتورهای احتراق داخلی برای هیدروژن به منظور افزایش راندمان نیاز به تغییر در سیستم جرقه زنی تاسیسات دارد. مشکل فرسودگی سریع پیستون ها و شیرها به دلیل دمای بالاتر احتراق هیدروژن هنوز حل نشده است. همه چیز در اینجا تعیین خواهد شد پیشرفتهای بعدیهر دو فن آوری، و همچنین پویایی قیمت در طول انتقال به تولید انبوه.

مزایا و معایب خودروهایی که با هیدروژن کار می کنند

از جمله مزایای اصلی خودروهای هیدروژنی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سازگاری با محیط زیست بالا، شامل عدم وجود اکثر آنها مواد مضردر اگزوز معمولی برای عملکرد موتور بنزینی - دی اکسید کربن و مونوکسید کربن، اکسید و دی اکسید گوگرد، آلدئیدها، هیدروکربن های معطر.
• بیشتر بازدهی بالا، در مقایسه با خودروهای بنزینی;

به طور کلی، این خودرو جاه طلبی هایی برای تسخیر تمام جهان دارد.

• سر و صدای کمتر از موتور؛
• فقدان سیستم های تامین سوخت و خنک کننده پیچیده و غیر قابل اعتماد؛
• امکان استفاده از دو نوع سوخت.

علاوه بر این، خودروهای با موتور هوا علیرغم نیاز به نصب مخازن سوخت، وزن کمتر و حجم مفیدتری دارند.

معایب خودروهای هیدروژنی عبارتند از:

• حجیم بودن نیروگاه هنگام استفاده از پیل های سوختی که مانورپذیری خودرو را کاهش می دهد.
• هزینه بالای خود عناصر هیدروژنی به دلیل پالادیوم یا پلاتین موجود در آنها.
• نقص طراحی و عدم قطعیت در مواد برای ساخت مخازن برای سوخت هیدروژن؛
• عدم وجود فناوری ذخیره سازی هیدروژن؛
• کمبود ایستگاه های سوخت هیدروژن که زیرساخت های آن در سراسر جهان بسیار ضعیف توسعه یافته است.

اما با گذار به تولید انبوه خودروهای مجهز به نیروگاه های هیدروژنی، به احتمال زیاد بیشتر این نواقص برطرف خواهد شد.

کدام خودروهای هیدروژنی در حال حاضر در حال تولید هستند

شرکت های خودروسازی پیشرو جهان مانند BMW، مزدا، مرسدس بنز، هوندا، MAN و تویوتا، دایملر AG و جنرال موتورز. در بین مدل‌های آزمایشی و برخی از تولیدکنندگان از قبل نمونه‌هایی در مقیاس کوچک دارند، خودروهایی وجود دارند که فقط با هیدروژن یا با امکان استفاده از دو نوع سوخت به اصطلاح هیبریدی کار می‌کنند.

چنین مدل هایی از خودروهای هیدروژنی در حال حاضر تولید می شوند، مانند:

• فورد فوکوس FCV;
• هیدروژن مزدا RX-8;
• مرسدس بنز کلاس A;
• هوندا FCX;
• تویوتا میرای;
• اتوبوس MAN Lion اتوبوس شهریو فورد E-450;
• خودروی هیبریدی برای دو نوع سوخت BMW Hydrogen 7.

امروز به طور قطع می توان گفت که با وجود مشکلات موجود (نو همیشه به سختی راه خود را باز می کند)، آینده متعلق به افراد بیشتری است. ماشین های سبز. خودروهای با سوخت هیدروژنی کار خواهند کرد رقابت شایستهوسایل نقلیه الکتریکی.

امروزه تقریباً تمام خودروسازان جهانی به طور فعال در حال توسعه وسایل نقلیه ای هستند که با سوخت های سازگار با محیط زیست کار می کنند. کارشناسان می گویند که در 15-20 سال آینده جهان به طور کامل به این نوع حمل و نقل روی خواهد آورد. در حالی که رهبری در این تجارت توسط تویوتا حفظ می شود. پس از عرضه پریموس معروف، ژاپنی ها تصمیم گرفتند بیشتر پیش بروند و دوستدار محیط زیست دیگری توسعه دهند ماشین تمیز- تویوتا میرای با موتور هیدروژنی. در مقاله امروز به بررسی تمامی ویژگی های این محصول جدید می پردازیم و همچنین تمامی مزایا و معایب استفاده از ماشین های هیدروژنی را فهرست می کنیم.

مشخصه

تویوتا میرای یکی از اولین خودروهای سدان است ساخت ژاپن، که شرکت تصمیم به تولید انبوه گرفت. به هر حال، تصمیم برای نامیدن این مدل Mirai کاملاً موجه بود، زیرا در ژاپنی این کلمه به معنای "آینده پاک" است.

سازنده ادعا می کند که اولین تویوتا هیدروژنی سری با همتایان خود در ذخیره انرژی بزرگ که 480 کیلومتر خواهد بود متفاوت است. این برای استفاده روزمره در شهر و برای سفرهای خانوادگی در مسافت های طولانی کاملاً کافی است. اما در مورد سفرهای طولانی، امکان ساخت آنها با چنین خودرویی وجود نخواهد داشت. و در اینجا سؤال در مورد قابلیت اطمینان طراحی نیست (مثل همیشه ، ژاپنی ها ماشین را با کیفیت بالا و "قرن ها" ساخته اند) ، بلکه در مورد عدم وجود پمپ بنزین های لازم است. اما در این مورد کمی بعد صحبت خواهیم کرد.

شایان ذکر است که Mirai اولین خودروی هیدروژنی جهان نیست. تویوتا در حال توسعه است مدل های هیبریدیماشین از سال 1997. در آن زمان بود که مردم جهان یک SUV مفهومی هیدروژنی مدل FCHV را دیدند. با این حال، ژاپنی ها جرات نداشتند آن را به تولید انبوه در مقیاس بزرگ راه اندازی کنند. بیشتر اوقات این جیپرا می توان در سازمان ها و سازمان های دولتی که این نوع حمل و نقل را آزمایش کرده اند، یافت. به هر حال، ترکیبی از BMW و تویوتا. آلمانی ها با مهندسان ژاپنی قراردادی امضا کردند و تا سال 2020 قصد دارند یک سازه جدید سازگار با محیط زیست ایجاد کنند. بی ام و سدانهیدروژن سری 7.

مزایای یک ماشین هیدروژنی

بیایید با مزایا شروع کنیم. برای شروع، یک موتور هیدروژنی برخلاف دیزل و بنزین هیچ آلاینده ای منتشر نمی کند. شایان ذکر است هزینه کم بهره برداری از این نوع حمل و نقل است. خود سوخت (هیدروژن) هم در مقیاس کوچک و هم در مقیاس بزرگ قابل تولید است. این به طور قابل توجهی وضعیت را با تغییر مداوم قیمت سوخت تثبیت می کند و آن را به طور منطقی تر در جهان توزیع می کند.

معایب موتور سوخت هیدروژنی چیست؟

حالا بیایید در مورد معایب صحبت کنیم. عیب اصلی این نوع حمل و نقل این است که موتور هیدروژنی (از جمله تویوتا FCV) نسبت به نمونه های کلاسیک دیزلی و بنزینی انفجاری تر است. این به دلیل ترکیب شیمیایی خاص هیدروژن است. به هر حال، علاوه بر انفجار، بسیار فرار است. این ویژگی حمل و نقل و سوخت گیری وسایل نقلیه با هیدروژن را بسیار پیچیده می کند. کارشناسان همچنین می گویند که تعمیر و نگهداری چنین تاسیساتی گران تر از تعمیر موتور دیزل خواهد بود (به دلیل تعداد کم کارگرانی که اطلاعات زیادی در مورد این منطقه دارند). و البته کمبود ایستگاه های سوخت هیدروژن. تنها تعداد کمی از آنها در جهان وجود دارد، بنابراین در حال حاضر استفاده از چنین خودروهایی بسیار دشوار است (به خصوص که چنین خودرویی فقط با کمک تجهیزات ویژه قابل سوخت گیری است).

مسائل تامین

مشکل اصلی ماشین های هیدروژنی- کمبود پمپ بنزین‌هایی که بتوان آنها را پر کرد. به همین دلیل است که خودروهای برقی بیشتر به دنیا مربوط می شوند، زیرا در صورت وجود پنل خورشیدی روی سقف، از یک پریز معمولی و حتی در حال حرکت شارژ می شوند. اما تولید ایستگاه های هیدروژندر حال حاضر شتاب می گیرد. در حال حاضر در مورد برنامه ریزی برای ساخت 20 پمپ بنزین در کالیفرنیا شناخته شده است. در صورت ادامه رشد فروش، تعداد پمپ بنزین ها دو برابر خواهد شد. به هر حال، این ایالت به دلیلی انتخاب شد - در کالیفرنیا است که فروش تویوتاهای هیدروژنی آغاز می شود. اما در پایان مقاله در مورد فروش صحبت خواهیم کرد، اما در حال حاضر اجازه دهید به نمای بیرونی این محصول جدید نگاه کنیم.

طرح

ظاهر تویوتا میرای جدید بسیار چشمگیر است. یک "انتهای جلو" تهاجمی عظیم با سپر خشن و عریض و چراغ‌های جلوی مایل بلافاصله توجه شما را جلب می‌کند. کوره رادیاتور شاید کوچکترین و بی اهمیت ترین عنصر در نمای بیرونی باشد.

اما حتی بر روی چنین قطعه کوچک پلاستیکی، ژاپنی ها موفق شدند نشان امضای خود را که به سبک کروم ساخته شده بود قرار دهند. ماشین فضای شیشه ای خوبی دارد. این امر به ویژه در مورد شیشه جلو صادق است. راننده "مناطق مرده" را احساس نخواهد کرد، زیرا همه وقایع اطراف اکنون در یک نگاه قابل مشاهده هستند. بدنه دارای ویژگی‌های آیرودینامیکی و زاویه‌دار و صاف است. همه اینها باعث می شود ظاهرسدان بسیار تازه، مدرن و منحصر به فرد است.

داخلی

داخل ماشین مثل یک قطعه است سفینه فضایی- تعداد زیادی دکمه، صفحه نمایش، سنسور و انواع چیزهای دیگر. جالب اینجاست که ژاپنی ها جرأت نداشتند برای توسعه دو گزینه چیدمان داخلی - برای بازار اروپا و بازار داخلی پول خرج کنند. آنها با قرار دادن تمام وسایل اطلاعاتی مهم در وسط اژدر مشکل چیدمان مجدد فرمان را خیلی ساده حل کردند.

خود پانل نزدیک به شیشه جلو قرار گرفته و در تمام عرض آن کشیده شده است. بیشتر از آن یک عظیم است کامپیوتر روی برد، که دارای عملکرد ناوبری داخلی است. در زیر آن، یک نمایشگر دیگر وجود دارد. و توسط دو مجرای هوای پهن از هم جدا می شوند. همین موارد در کناره‌های آینه‌ها تکثیر شده‌اند، فقط با تریم کرومی در گوشه. فرمانهمچنین مجهز به دکمه های کنترل از راه دور. هیچ دسته دنده ای در کابین وجود ندارد - به احتمال زیاد از یک تغییر دهنده یا گیربکس اتوماتیک استفاده می شود. بلندگوها و همچنین کنترل های شیشه برقی در درها قرار دارند. فرمان دارای دستگیره راحت است. به طور کلی چیدمان کابین بسیار ارگونومیک است. و حتی با وجود انبوه دکمه ها (مخصوصاً از آنجایی که نیمی از آنها به لمس حساس هستند) با عناصر غیر ضروری پر نشده و تا حدی زاهدانه به نظر می رسد.

مشخصات فنی

تویوتا خودرویی با موتور هیدروژنی عرضه کرده است که دارد سهام بزرگقدرت. پاورپوینتطبق گفته سازندگان، 153 اسب بخار قدرت خواهد داشت که برای خودرویی از این کلاس کاملاً کافی است. ژاپنی ها در مورد موتورهای دیگر صحبت نمی کنند و به احتمال زیاد فقط یک اصلاح جدید با یک واحد سازگار با محیط زیست 153 اسب بخار وارد بازار خواهد شد. موتور هیدروژنی (2015 تویوتا میرای) روی پیل های سوختی ویژه کار می کند. در داخل دومی، واکنشی رخ می دهد که در آن هیدروژن و اکسیژن شرکت می کنند. در نتیجه فعل و انفعالات شیمیایی، انرژی قدرتمندی تولید می شود که موتور الکتریکی را تغذیه می کند.

دینامیک و هزینه های عملیاتی

سازنده این را می گوید ویژگی های پویاتویوتا با موتور هیدروژنی هیچ تفاوتی با همتایان بنزینی خود ندارد. شتاب صفر تا "صدها" 9 ثانیه برآورد شده است. در عین حال، مهندسان به هزینه کم سفر اشاره می کنند.

قیمت سوخت گیری باک برای 1 کیلومتر فقط 10 سنت خواهد بود. بنابراین، برای رانندگی با یک ماشین صد کیلومتر، تنها باید 10 دلار هزینه کنید. و شما می توانید ماشین خود را فقط در 5 دقیقه پر کنید.

موتور هیدروژنی چگونه کار می کند؟

مطمئناً هر یک از ما به اصل عملکرد این واحد فکر کرده ایم. خوب، بیایید نگاهی به نحوه عملکرد یک موتور هیدروژنی بیاندازیم.

نیروی محرکه اصلی این ماشین ها یک ژنراتور الکتروشیمیایی است (نام ژاپنی مشخصی FC Stack است. واکنشی در داخل ژنراتور الکتروشیمیایی رخ می دهد که در نتیجه هیدروژن اکسید می شود. در این دوره است که انرژی لازم تولید می شود. سپس به یک باتری فشرده هدایت می شود. دومی عملکرد موتور الکتریکی را انجام می دهد که ماشین را به حرکت در می آورد. موتور هیدروژنی به چه شکل زباله تولید می کند؟تویوتا میرای به دلیلی یک خودرو دوستدار محیط زیست نامیده می شود، زیرا این کار را نمی کند. اصلا از گازهای سمیاما آب معمولی

همه اینها بسیار خوب است، اما نیرویی مانع توسعه این نوع حمل و نقل است. مشکل اصلی این است که فرآیندهای تولید سوخت برای خودروهای هیدروژنی در حال حاضر توسعه نیافته و مستلزم هزینه های مالی زیادی است. علاوه بر این، هنگام ایجاد هیدروژن، اجزایی مانند زغال سنگ و متان درگیر هستند. آنها جو را بسیار آلوده می کنند و بنابراین استفاده از چنین موتورهایی به خاطر "حفظ محیط زیست" فایده ای ندارد. البته از احتراق این سوخت ضایعاتی وجود ندارد ( آب خالص) ، اما برای پختن آن ، باید جو را با انتشارات کثیف به میزان قابل توجهی خراب کنید. بنابراین، متخصصان بیشتری به دنبال جایگزینی برای موتور احتراق داخلی فعلی در پنل های خورشیدی هستند.

اتفاقاً هیدروژن یک نوع سوخت منحصر به فرد نیست که فقط در یک نوع موتور از آن استفاده شود. مطالعات نشان داده است که استفاده از این محصول کاملاً واقعی است موتورهای کلاسیکبا احتراق داخلی با این حال، پس از چنین واکنشی، عواقبی وجود دارد. واقعیت این است که هیدروژن وقتی در یک موتور احتراق داخلی می سوزد، تنها 1/3 انرژی را که در یک واحد تخصصی تولید می کند آزاد می کند. درست است که مهندسان موفق به اصلاح این نقص شدند. به لطف سیستم احتراق اصلاح شده، راندمان چنین موتورهایی کاهش نمی یابد، بلکه برعکس، تقریباً 1.5 برابر از معمول افزایش می یابد، که عملکرد این سوخت را از نظر زیست محیطی و مالی مطلوب و معقول تر می کند. چشم انداز.

اما با این حال، مشکلات نه تنها در زمینه بهره وری مشاهده شد. و اگر مهندسان توانستند با بهبود سیستم جرقه زنی راندمان را افزایش دهند، مشکلاتی مانند حرارتاحتراق در محفظه، سوختگی پیستون ها و سوپاپ ها، آنها قادر به مقابله نیستند. به هر حال، در کار طولانیهیدروژن قادر به واکنش با سایر اجزای موتور از جمله روان کننده است. و بدون آن موتور خیلی سریع فرسوده می شود. علاوه بر این، هیدروژن به دلیل فرار بودن، می تواند در آنجا نفوذ کرده و مشتعل شود. در مورد موتورهای احتراق داخلی دوار، به دلیل طراحی ساده و فاصله زیاد بین کلکتورها، برای استفاده از چنین سوختی به عنوان سوخت اصلی مطلوب تر هستند. در مورد این سوال، نحوه عملکرد موتور هیدروژنی را می توان بسته در نظر گرفت.

در مورد هزینه

به گفته سازنده، شروع فروش خودروهای تویوتا میرای در بهار سال 2015 انجام خواهد شد. در ابتدا این محصول جدید فقط در بازار داخلی عرضه می شود و در تابستان در بازارهای اروپا و آمریکا ظاهر می شود. قیمت اولیه یک تویوتا با موتور هیدروژنی 57500 دلار است. علاوه بر این، این شرکت پیشنهاد خرید می دهد این ماشینبه صورت اعتباری با پرداخت ماهیانه 500 دلار آمریکا. پاداش فرصت خواهد بود سوخت گیری رایگانماشین به مدت یک سال در پمپ بنزین در کالیفرنیا.

تویوتای ژاپنی تاکنون در بین خودروهای هیدروژنی رقیبی ندارد. حداقل تا سال 2016 چنین خواهد بود. واقعیت این است که در مارس 2016 یک هیدروژن جدید ماشین هوندا FCV. اما ما میزان محبوبیت آن را پیش‌بینی نمی‌کنیم، اما فعلاً منتظر شروع فروش تویوتا میرای جدید خواهیم بود.

نتیجه

بنابراین، ما متوجه شدیم که چرا اینقدر خاص است و موتور هیدروژنی چگونه کار می کند. تویوتا یکی از اولین خودروسازانی است که به طور جدی به راه اندازی آن فکر می کند تولید انبوه"محصول دوستدار محیط زیست" آن است. درست است، تا زمانی که مشکل حل شود پمپ بنزین هاو در راه ارزان تر، بعید است که این شرکت در فروش چنین ماشین هایی موفقیت بزرگی داشته باشد.