ما یک موتور احتراق داخلی معمولی را روی هیدروژن راه اندازی می کنیم. چرا ما هرگز با خودروهای هیدروژنی رانندگی نمی کنیم

هیدروژن (H2) یک سوخت جایگزین است که از هیدروکربن ها، زیست توده، زباله ها به دست می آید. هیدروژن در پیل های سوختی (چیزی شبیه مخزن گاز برای سوخت) قرار می گیرد و خودرو با استفاده از انرژی هیدروژن حرکت می کند.

در حالی که هیدروژن تنها به عنوان سوخت جایگزین در آینده دیده می شود، دولت و صنعت در حال کار بر روی تولید هیدروژن پاک، مقرون به صرفه و ایمن هستند. ماشین های برقیروی پیل های سوختی (FCEV). FCEV ها در حال حاضر در مناطقی وارد بازار شده اند که زیرساخت های کمی برای سوخت گیری هیدروژنی وجود دارد. بازار همچنین برای وسایل نقلیه ویژه در حال توسعه است: اتوبوس، تجهیزات حمل و نقل (به عنوان مثال، لیفتراک ها)، زمین تجهیزات کمکی، کامیون های متوسط ​​و بزرگ.

خودروهای هیدروژنی تویوتا، جنرال موتورز، هوندا، هیوندای، مرسدس بنز به تدریج در شبکه های نمایندگی ظاهر می شوند. چنین خودروهایی حدود 4-6 میلیون روبل قیمت دارند (Toyota Mirai - 4 میلیون روبل، Honda FCX Clarity - 4 میلیون روبل).

نسخه های محدود موجود است:

• BMW Hydrogen 7 و Mazda RX-8 هیدروژن - دوگانه سوز (بنزین / هیدروژن) ماشین ها. هیدروژن مایع استفاده می شود.
• آئودی A7 h-tron quattro یک خودروی سواری هیبریدی هیدروژنی الکتریکی است.
• هیوندای توسان FCEV
• فورد E-450. اتوبوس.
• شهری اتوبوس های MAN شهر شیراتوبوس.

تجربه کردن:

• شرکت فورد موتور - فوکوس FCV;
• هوندا - هوندا FCX;
• هیوندای نکسو
• نیسان - X-TRAIL FCV (سلول های سوختی از UTC Power)؛
• تویوتا - تویوتا هایلندر FCHV
• فولکس واگن - فضا بالا!
• جنرال موتورز؛
• دایملر AG - مرسدس بنز کلاس A;
• Daimler AG - Mercedes-Benz Citaro (سلول های سوختی از Ballard Power Systems)؛
• تویوتا - FCHV-BUS;
• صنایع ثور - (سلول های سوختی از UTC Power)؛
• Irisbus - (سلول های سوختی از UTC Power)؛

هیدروژن در محیط به وفور یافت می شود. در آب (H2O)، هیدروکربن ها (متان، CH4) و سایر مواد آلی ذخیره می شود. مشکل هیدروژن به عنوان سوخت کارایی استخراج آن از این ترکیبات است.

هنگام استخراج هیدروژن، بسته به منبع، مواد مضر وارد جو می شوند. محیطانتشارات در عین حال، اتومبیلی که با هیدروژن کار می کند، تنها بخار آب را به عنوان گازهای اگزوز منتشر می کند هوای گرم، آلایندگی آن صفر است.

هیدروژن به عنوان یک سوخت جایگزین

علاقه به هیدروژن به عنوان سوخت جایگزین حمل و نقل ناشی از موارد زیر است:

• توانایی استفاده از پیل های سوختی در FCEV های آلایندگی صفر؛
• پتانسیل تولید داخلی؛
• سوخت گیری سریع اتومبیل ها (3-5 دقیقه)؛
• از نظر مصرف و قیمت، پیل های سوختی تا 80 درصد کارآمدتر از بنزین معمولی هستند

در اروپا، هزینه سوخت گیری یک مخزن پر هیدروژن با ظرفیت 4.7 کیلوگرم 3369 روبل (717 روبل به ازای هر کیلوگرم) خواهد بود. تویوتا میرای با یک باک پر به طور متوسط ​​600 کیلومتر مسافت طی می کند که در مجموع 561 روبل در هر 100 کیلومتر است. برای مقایسه، قیمت بنزین 95 101 روبل است، یعنی. 10 لیتر بنزین 1010 روبل یا 6060 روبل برای 600 کیلومتر قیمت دارد. قیمت ها برای سال 2018.

داده‌های ایستگاه‌های پر کردن هیدروژن خرده‌فروشی که توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل شده است نشان می‌دهد که میانگین زمان برای پر کردن FCEV کمتر از 4 دقیقه است.

پیل سوختی متصل به موتور الکتریکی دو تا سه برابر سریعتر و مقرون به صرفه تر از موتور است احتراق داخلیبا بنزین کار می کند هیدروژن همچنین به عنوان سوخت موتورهای احتراق داخلی (BMW Hydrogen 7 و Mazda RX-8 hydrogen) استفاده می شود. با این حال، برخلاف FCEV ها، چنین موتورهایی مضر منتشر می کنند دود ترافیک، به اندازه هیدروژن قدرتمند نیستند و سریعتر فرسوده می شوند.

در 1 کیلوگرم گاز هیدروژن به اندازه 1 گالن (6.2 پوند، 2.8 کیلوگرم) بنزین انرژی وجود دارد. از آنجایی که هیدروژن چگالی انرژی حجمی پایینی دارد، در کشتی ذخیره می شود وسیله نقلیهبه صورت گاز فشرده در خودروها، هیدروژن در مخازن پرفشار (پیل های سوختی) ذخیره می شود که قادر به ذخیره 5000 یا 10000 پوند در هر اینچ مربع (psi) هیدروژن هستند. به عنوان مثال، FCEV های ساخته شده توسط خودروسازان و در دسترس از نمایندگی ها دارای ظرفیت 10000 psi هستند. دیسپنسرهای خرده فروشی که عمدتاً در پمپ بنزین ها قرار دارند، این مخازن را در 5 دقیقه پر می کنند. سایر فن آوری های ذخیره سازی نیز در حال توسعه هستند، از جمله ترکیب شیمیایی هیدروژن با هیدرید فلز یا مواد جذب در دمای پایین.

تقریباً هیچ پمپ بنزینی برای خودروهای هیدروژنی وجود ندارد، دینامیک را دنبال کنید - در سال 2006، 140 پمپ بنزین در جهان وجود داشت، و تا سال 2008، 175 پمپ بنزین وجود داشت. می توانید احساس کنید که 35 جایگاه در مدت 2 سال ساخته شده است که 45٪ آنها واقع شده اند. در ایالات متحده آمریکا و کانادا. تا سال 2018، تعداد ایستگاه ها تقریباً 300 واحد است. همچنین ایستگاه های سیار و ایستگاه های خانگی وجود دارد که تعداد دقیق آنها مشخص نیست.

پیل سوختی چگونه کار می کند

با پمپاژ اکسیژن و هیدروژن از طریق کاتدها و آندها که با کاتالیزور پلاتین در تماس هستند، یک واکنش شیمیایی رخ می دهد که منجر به آب و جریان الکتریکی می شود. مجموعه ای از چندین عنصر (سلول) برای افزایش شارژ 0.7 ولتی در یک سلول مورد نیاز است که منجر به افزایش ولتاژ می شود.

برای مشاهده نموداری از نحوه ساخت پیل سوختی به زیر مراجعه کنید.

جایی که ماشین ها را با هیدروژن پر کنیم

انقلاب پیل سوختی هیدروژن بدون تعداد کافی ایستگاه های سوخت هیدروژن برای مصرف کننده آغاز نخواهد شد، بنابراین فقدان زیرساخت ایستگاه های سوخت هیدروژن همچنان مانع توسعه هیدروژن به عنوان یک فناوری می شود. آمریکایی‌ها مدت‌ها است که وسایل نقلیه سلول‌سوختی مانند هوندا FCX Clarity را در خیابان‌های خود می‌بینند که هر روز مردم را به محل کار خود می‌برند. چرا هنوز پمپ بنزین نیست؟

مایلیم توجه داشته باشیم که مقاله بحث می کند بازار آمریکا، زیرا در روسیه هنوز چیزی برای صحبت در مورد سوخت هیدروژن برای اتومبیل ها وجود ندارد، اینجا به سادگی وجود ندارد. و دلیل آن در لابی بزرگان نفتی نیست، فقط اقتصاد روسیه برای AVTOVAZ برای شروع تحقیقات در این زمینه مناسب نیست. ژاپن و آمریکا، برخلاف روسیه، برای مدت طولانی در حال بررسی این منبع سوخت جایگزین بوده‌اند و بسیار جلوتر رفته‌اند (اولین خودروی هیدروژنی در ایالات متحده آمریکا در سال 1959 ظاهر شد).

یک آمریکایی معمولی، بسته به جایی که زندگی می کند، ممکن است مجبور شود کمی صبر کند تا ایستگاه های سوخت هیدروژن برسد. پنج سال پیش، افکار عمومی بر این واقعیت که «هیدروژن جاده های ماشینآینده را هدایت خواهد کرد. در ایالات متحده، قرار بود ایستگاه هایی در امتداد سواحل کالیفرنیا، از مین تا میامی ساخته شود.

روند ایجاد ایستگاه های پر کردن هیدروژن

آمریکای شمالی، کانادا

از سال 2005 پنج ایستگاه در بریتیش کلمبیا (استان غربی کانادا) ساخته شده است. هیچ ایستگاه دیگری در کانادا ساخته نخواهد شد؛ این پروژه در مارس 2011 به پایان رسید.

ایالات متحده

آریزونا: نمونه اولیه ایستگاه سوخت رسانی هیدروژنی که در فونیکس به روشی سازگار با محیط زیست ساخته شده است تا امکان ساخت چنین ایستگاه های سوخت رسانی در مناطق شهری را اثبات کند.

کالیفرنیا: در سال 2013، فرماندار براون لایحه ای را برای تامین مالی 20 میلیون دلاری در سال به مدت 10 سال برای 100 ایستگاه امضا کرد. کمیسیون انرژی کالیفرنیا 46.6 میلیون دلار برای تکمیل 28 ایستگاه در سال 2016 اختصاص داده است و در نهایت به مرز 100 ایستگاه در شبکه پر کردن کالیفرنیا رسید. از آگوست 2018، کالیفرنیا دارای 35 ایستگاه باز است که انتظار می رود تا سال 2020، 29 ایستگاه دیگر باز باشد.

هاوایی اولین ایستگاه هیدروژن خود را در هیکاما در سال 2009 افتتاح کرد. در سال 2012، شرکت Aloha Motor یک ایستگاه هیدروژن در هونولولو افتتاح کرد.

ماساچوست: شرکت فرانسوی Air Liquide یک ایستگاه جدید پر کردن هیدروژن در منسفیلد را در اکتبر 2018 تکمیل کرد. تنها ایستگاه پر کردن هیدروژن در ماساچوست در بیلریکا (تعداد 40243)، مقر Nuvera Fuel Cels، یک شرکت پیل سوختی هیدروژنی، واقع شده است.

میشیگان: در سال 2000 آب کم عمقو Air Products اولین ایستگاه هیدروژن را افتتاح کرد آمریکای شمالیدر دیربورن، میشیگان.

اوهایو: در سال 2007 در محوطه دانشگاه ایالتی اوهایو در مرکز تحقیقات خودرویک ایستگاه پر کردن هیدروژن را باز کرد. تنها در کل اوهایو.

ورمونت: ایستگاه هیدروژن ساخته شده در سال 2004 در برلینگتون. این پروژه تا حدی از طریق برنامه آب هیدروژنی وزارت انرژی ایالات متحده تامین شد.

آسیا

ژاپن: بین سال های 2002 و 2010، چندین ایستگاه پرکننده هیدروژن در ژاپن تحت پروژه JHFC برای آزمایش فناوری های تولید هیدروژن معرفی شد. در پایان سال 2012، 17 ایستگاه های هیدروژن، 19 در سال 2015 نصب شد. دولت انتظار دارد تا 100 ایستگاه هیدروژن ایجاد کند. در بودجه 460 میلیون دلار آمریکا برای این امر اختصاص داده شده است که 50 درصد از هزینه های سرمایه گذاران را پوشش می دهد. JX Energy 40 ایستگاه تا سال 2015 و 60 ایستگاه دیگر در دوره 2016-2018 نصب کرده است. Toho Gas و Iwatani Corp 20 ایستگاه در سال 2015 نصب کردند. تویوتا و ایر لیکوید یک سرمایه گذاری مشترک برای ساخت 2 ایستگاه هیدروژن تشکیل دادند که در سال 2015 به پایان رسید. Osaka-gas 2 ایستگاه را در 2014-2015 ساخته است.

کره جنوبی: در سال 2014، در کره جنوبییک ایستگاه هیدروژن برای 10 ایستگاه دیگر که برای سال 2020 برنامه ریزی شده بود به بهره برداری رسید.

اروپا

از سال 2016، بیش از 25 ایستگاه در اروپا فعال هستند که قادر به پر کردن 4-5 وسیله نقلیه در روز هستند.

دانمارک: در سال 2015، 6 ایستگاه عمومی در شبکه هیدروژن وجود داشت. H2 Logic، بخشی از NEL ASA، در حال ساخت کارخانه ای در هرنینگ برای تولید 300 ایستگاه در سال است که هر یک قادر به تولید 200 کیلوگرم هیدروژن در روز و 100 کیلوگرم در 3 ساعت است.

فنلاند: ایستگاه های عمومی 2+1 (Voikoski، Vuosaari) در سال 2016 در فنلاند فعالیت می کنند که یکی از آنها سیار است. این ایستگاه ظرف سه دقیقه خودرو را با 5 کیلوگرم هیدروژن پر می کند. کارخانه هیدروژن در کوکولا فنلاند کار می کند.

آلمان: از سپتامبر 2013، 15 ایستگاه عمومی هیدروژن در حال فعالیت هستند. اکثر، اما نه همه، این نیروگاه ها توسط شرکای مشارکت انرژی پاک (CEP) اداره می شوند. با ابتکار H2 Mobility، تعداد ایستگاه ها در آلمان باید به 400 ایستگاه در سال 2023 افزایش یابد. هزینه این پروژه 350 میلیون یورو است.

ایسلند: اولین ایستگاه تجاری هیدروژن در سال 2003 به عنوان بخشی از ابتکار عمل این کشور برای حرکت به سمت "اقتصاد هیدروژنی" افتتاح شد.

ایتالیا: از سال 2015، اولین ایستگاه تجاری هیدروژن در بولزانو افتتاح شد.

هلند: هلند اولین پمپ بنزین عمومی خود را در 3 سپتامبر 2014 در رونه نزدیک روتردام افتتاح کرد. این ایستگاه از هیدروژن یک خط لوله از روتردام به بلژیک استفاده می کند.

نروژ: در فوریه 2007، اولین ایستگاه پر کردن هیدروژن Hynor نروژ افتتاح شد. Uno-X، با مشارکت NEL ASA، قصد دارد تا سال 2020 تا 20 ایستگاه بسازد، از جمله یک ایستگاه با تولید هیدروژن در محل از مازاد. انرژی خورشیدی.

انگلستان

در سال 2011 اولین ایستگاه عمومی در سویندون افتتاح شد. در سال 2014، HyTec ایستگاه هاتون کراس لندن را افتتاح کرد. در 11 مارس 2015، پروژه گسترش شبکه هیدروژن لندن اولین سوپرمارکت خود را که در یک ایستگاه پر کردن هیدروژن در Sensbury's Hendon قرار داشت، افتتاح کرد.

کالیفرنیا در تامین بودجه و ساخت ایستگاه های سوخت هیدروژن برای FCEV ها جلوتر از منحنی است. از اواسط سال 2018، 35 ایستگاه خرده فروشی هیدروژن در کالیفرنیا افتتاح شده است که 22 ایستگاه دیگر در مراحل مختلف ساخت و ساز یا برنامه ریزی هستند. کالیفرنیا به تامین مالی ساخت‌وساز زیرساخت‌ها ادامه می‌دهد و کمیسیون انرژی این حق را دارد که تا سال 2024 تا سال 2024 تا زمانی که 100 ایستگاه عملیاتی شوند، سالانه 20 میلیون دلار اختصاص دهد. برای ایالت های شمال شرقی، آنها قصد دارند 12 ایستگاه خرده فروشی بسازند. اولین تا پایان سال 2018 افتتاح می شود. ایستگاه‌های غیرتجاری در کالیفرنیا و ایستگاه‌های ساخته شده در بقیه ایالات ایالات متحده به اتوبوس‌های FCEV مسافری خدمات می‌دهند و همچنین برای اهداف تحقیقاتی و نمایشی استفاده می‌شوند.

هزینه های تعمیر و نگهداری ایستگاه های هیدروژن

جایگزینی شبکه گسترده پمپ بنزین برای ایستگاه های سوخت هیدروژن چندان آسان نیست (در سال 2004، 168000 نقطه در اروپا و ایالات متحده آمریکا). جایگزینی جایگاه های بنزین با پمپ های هیدروژنی یک و نیم تریلیون دلار آمریکا هزینه دارد. در عین حال، هزینه تجهیز یک شبکه سوخت هیدروژنی در اروپا می تواند پنج برابر کمتر از قیمت یک شبکه پرکننده وسایل نقلیه الکتریکی باشد. قیمت یک ایستگاه EV از 200000 تا 1500000 روبل است. قیمت ایستگاه هیدروژن 3 میلیون دلار است. در عین حال، شبکه هیدروژن همچنان از نظر بازدهی ارزان‌تر از شبکه ایستگاه‌های خودروهای الکتریکی خواهد بود. باعث در پمپ بنزین سریعماشین های هیدروژنی (3 تا 5 دقیقه). ایستگاه های هیدروژن کمتری در هر میلیون خودروی پیل سوختی هیدروژنی وجود دارد ایستگاه های شارژدر هر میلیون خودروی برقی با باتری

در آینده موضوع سوخت گیری هیدروژنی برای فرد بسته به محل سکونت او تعیین می شود. پمپ بنزین ها خودروها را با هیدروژنی که توسط تانکرهای اصلاح کننده های سوخت بزرگ تحویل می شود پر می کنند. تحویل از چنین شرکت هایی به هیچ وجه کمتر از عرضه بنزین از پالایشگاه های نفت نخواهد بود. در آینده، نیروگاه های هیدروژن محلی یاد خواهند گرفت که چگونه از منابع محلی و منابع انرژی تجدید پذیر بهره ببرند.

روشهای تولید هیدروژن

• رفرمینگ بخار متان و گاز طبیعی;
• الکترولیز آب؛
• تبدیل به گاز زغال سنگ؛
• پیرولیز؛
• اکسیداسیون جزئی؛
• بیوتکنولوژی

اصلاح بخار متان

روش جداسازی هیدروژن با اصلاح متان بخار برای سوخت های فسیلی مانند گاز طبیعی قابل استفاده است - گرم می شود و کاتالیزور اضافه می شود. گاز طبیعی منبع انرژی تجدیدپذیر نیست، اما در حال حاضر وجود دارد و از روده های زمین استخراج می شود. وزارت انرژی ادعا می کند که خودروهای هیدروژنی اصلاح شده نیمی از خودروهای بنزینی آلایندگی دارند. تولید هیدروژن اصلاح شده در حال حاضر به طور کامل راه اندازی شده است و تولید هیدروژن از این طریق نسبت به هیدروژن از منابع دیگر ارزان تر است.

تبدیل به گاز زیست توده

هیدروژن همچنین از زیست توده - ضایعات کشاورزی، فضولات حیوانی و فاضلاب استخراج می شود. با استفاده از فرآیندی به نام تبدیل به گاز، زیست توده در معرض دما، بخار و اکسیژن قرار می گیرد تا گازی تشکیل شود که پس از پردازش بیشتر، هیدروژن خالص تولید می کند. جیمز وارنر، مدیر سیاست انجمن تحقیقات انرژی هیدروژن و سلول سوختی، اظهار تاسف می کند: «محل های دفن کامل زباله برای جمع آوری زباله های کشاورزی وجود دارد - منابع آماده هیدروژن، که پتانسیل آن دست کم گرفته شده و هدر می رود.

الکترولیز

الکترولیز فرآیند جداسازی هیدروژن از آب با استفاده از جریان الکتریکی است. به نظر می رسد این روش ساده تر از دست و پنجه نرم کردن با سوخت های فسیلی و فضولات حیوانی است، اما دارای معایبی است. الکترولیز در مناطقی که برق ارزان است رقابتی است (در روسیه، این می تواند منطقه ایرکوتسک باشد - 8 نیروگاه در هر منطقه، 1 روبل 6 کوپک در هر کیلووات ساعت).

ایستگاه های هیدروژن خورشیدی هوندااز انرژی خورشید و یک الکترولیز برای جدا کردن "H" از "O" به H2O استفاده کنید. پس از جداسازی، هیدروژن در یک مخزن تحت فشار 34.47 مگا پاسکال (مگا پاسکال) ذخیره می شود. این ایستگاه تنها با استفاده از انرژی خورشیدی 5700 لیتر هیدروژن در سال تولید می کند (سوخت کافی برای یک خودرو با میانگین مسافت پیموده شده سالانه). با اتصال به شبکه برق، این ایستگاه تا 26 هزار لیتر در سال تولید می کند.

جیمز وارنر، مدیر سیاست انجمن تحقیقات انرژی هیدروژن و سلول سوختی می‌گوید: «هنگامی که هیدروژن جایگاهی در بازار سوخت پیدا کند، و زمانی که تقاضا برای آن وجود داشته باشد، مشخص می‌شود که استخراج هیدروژن از کدام راه سودآور است. «برخی از روش‌های تولید هیدروژن نیازمند قوانین جدیدی برای تنظیم تولید آن است. اگر هیدروژن تقاضای دائمی داشته باشد، خواهید دید که قوانین استفاده از ضایعات کشاورزی و آب برای الکترولیز شروع به تنظیم می کند.

بخش عمده ای از هیدروژن بازیافت شده در ایالات متحده هر ساله در پالایش نفت، فرآوری فلزات، تولید کود و فرآوری مواد غذایی استفاده می شود.

کاهش فن آوری های خودروهای هیدروژنی و توسعه آنها

یکی دیگر از موانع پیش روی سازندگان خودروهای هیدروژنی هزینه فناوری هیدروژن است. به عنوان مثال، مجموعه ای از سلول های سوختی برای خودروها تا به امروز، به عنوان کاتالیزور بر پلاتین متکی هستند. اگر مجبور به خرید انگشتر پلاتین برای معشوق خود بودید، قیمت بالای فلز را می دانید.

دانشمندان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس ثابت کرده اند که می توان این فلز گران قیمت را با فلزات رایج تر - آهن یا کبالت - به عنوان کاتالیزور جایگزین کرد. و دانشمندان دانشگاه Case Western Reserve یک کاتالیزور نانولوله کربنی ساخته اند که 650 برابر ارزان تر از پلاتین است. جایگزینی پلاتین به عنوان یک کاتالیزور در پیل های سوختی به طور قابل توجهی هزینه فن آوری پیل سوختی هیدروژنی را کاهش می دهد.

در این تحقیق برای بهبود پیل سوختی هیدروژنی به همین جا ختم نمی شود. مرسدس در حال توسعه فن آوری برای فشرده سازی هیدروژن به فشار 68.95 مگا پاسکال (مگا پاسکال) برای قرار دادن سوخت بیشتر در خودرو، با پیشرفته به عنوان ذخیره انرژی اضافی است. اگر همه چیز خوب پیش برود، خودروهای هیدروژنی برد رانندگی بیش از 1000 کیلومتر خواهند داشت. دکتر هربرت کوهلر، معاون دایملر AG می گوید.

وزارت انرژی ایالات متحده ادعا می کند که هزینه های مونتاژ خودروهای سلول سوختی در سه سال گذشته 30 درصد و در دهه گذشته 80 درصد کاهش یافته است. عمر پیل های سوختی دو برابر شده است، اما این کافی نیست. برای رقابت با خودروهای الکتریکی، عمر پیل سوختی باید دو برابر شود. خودروهای پیل سوختی هیدروژنی فعلی حدود 2500 ساعت (یا حدود 120000 کیلومتر) کار می کنند، اما این کافی نیست. یکی از اعضای شورای علمی برنامه وزارتخانه‌ای در زمینه سلول‌های سوختی می‌گوید: «برای رقابت با سایر فناوری‌ها، حداقل باید به نتیجه 5000 ساعت برسید.

توسعه فناوری های پیل سوختی هیدروژنی با ساده سازی مکانیسم ها و سیستم ها، هزینه های تولید خودرو را کاهش می دهد، اما سازندگان تنها از تولید سریال سود می برند. مانعی برای تولید انبوه خودروهای هیدروژنی این واقعیت است که وجود ندارد تحویل عمده فروشیقطعات یدکی وسایل نقلیه با پیل سوختی هیدروژنی. حتی خودرو FCX Clarity که در حال حاضر در حال تولید است، با قطعات یدکی اضافی با قیمت عمده فروشی ارائه نمی شود (آنها فقط از جستجو استفاده نکردند). خودروسازان با نصب پیل های سوختی هیدروژنی در حال حل مشکل به روش خود هستند مدل های گران قیمتبرای نورد. ماشین های گران قیمتدر حجم کمتری نسبت به مقرون به صرفه تولید می شوند و این بدان معناست که مشکلی در تامین قطعات یدکی آنها وجود ندارد. ما در حال معرفی فناوری هیدروژن به خودروهای لوکس و نظارت بر عملکرد آن در عمل هستیم. استیو الیس، مدیر فروش خودروهای پیل سوختی هوندا می‌گوید: در حالی که بازار خودروهای هیدروژنی را در بر می‌گیرد، مانند 10 سال پیش با فناوری هیبریدی، خودروسازان مدل‌های هیدروژنی را با حرکت به سمت پایین زنجیره ارزش افزایش می‌دهند.

پیل های سوختی با سوخت هیدروژنی در میدان

هوندا از سال 2008 شروع به تولید محدود کرد برنامه لیزینگبرای 200 سدان FCX Clarity که با پیل سوختی هیدروژنی کار می کنند. در نتیجه، تنها 24 مشتری از کالیفرنیای جنوبی، ایالات متحده آمریکا، هزینه ماهانه 600 دلار را به مدت سه سال پرداخت کردند. در سال 2011، اجاره به پایان رسید و هوندا قراردادهای خود را با این مشتریان تمدید کرد و موارد جدیدی را به کمپین تحقیقاتی اضافه کرد. در اینجا چیزی است که این شرکت در طول تحقیق آموخته است:

1. رانندگان FCX Clarity مسافت های کوتاهی را در شهر لس آنجلس و اطراف آن بدون مشکل رانندگی کردند (هوندا ادعا می کند برد FCX 435 کیلومتر است).
2. فقدان زیرساخت های لازم برای مستاجرینی که دور از پمپ بنزین های هیدروژن در کالیفرنیا زندگی می کنند، ناراحتی بزرگی است. اکثر ایستگاه ها در نزدیکی لس آنجلس قرار دارند و اتومبیل ها را به یک منطقه 240 کیلومتری متصل می کنند.
3. رانندگان به طور متوسط ​​19.5 هزار کیلومتر در سال رانندگی کردند. یکی از اولین مستاجران به تازگی از مرز 60000 کیلومتر عبور کرده است.
4. نمایندگی هایی که خودروهای FCX Clarity را اجاره می کنند آموزش ویژه"چگونه به مشتریان آموزش دهیم تا با ماشین هیدروژنی کار کنند." مدیر فروش و بازاریابی می گوید: از فروشندگان سؤالاتی پرسیده می شود که قبلاً هرگز نشنیده اند ماشین های هوندابا پیل سوختی، استیو الیس.

آیا برنامه هیدروژن از حمایت دولت برخوردار خواهد شد؟

خودروسازان و سازندگان شبکه های پرکن بر این امر توافق دارند که کاهش هزینه ها در کوتاه مدت بدون دخالت دولت کارساز نخواهد بود. اما در ایالات متحده، با همه تزریقات نقدی توصیف شده از سوی اداره محلی ایالت ها و وزارتخانه ها، بعید به نظر می رسد.

با وزیر انرژی استیون چو، دولت اوباما بارها تلاش کرده بود بودجه برنامه توسعه پیل سوختی هیدروژنی را کاهش دهد، اما تاکنون همه این کاهش ها توسط کنگره لغو شده است.

تمرکز بر فناوری باتری برای طرفداران هیدروژن کوته بینانه به نظر می رسد. استیو الیس، سخنگوی هوندا می گوید: «اینها فناوری های مکمل هستند. برای مثال، فناوری توسعه‌یافته برای FCX در خودروی الکتریکی Fit نیز به کار گرفته شده است. ما بر این باوریم که سلول‌های سوختی هیدروژنی، همراه با وسایل نقلیه الکتریکی، از همه منابع انرژی جایگزین برای رهبری این دهه بهتر عمل خواهند کرد.»

ناراضی و کسانی که از جیب خود برای ساخت پمپ بنزین های جدید هزینه می کنند. آنها می گویند که تا زمانی که تقاضا برای سوخت هیدروژنی افزایش نیابد و هزینه منابع انرژی تجدیدپذیر کاهش نیابد، از کمک دولت خودداری نخواهند کرد.

تام سالیوان آنقدر به استقلال انرژی اعتقاد دارد که تمام پولی را که از سوپرمارکت های زنجیره ای دریافت کرده در SunHydro سرمایه گذاری کرد، شرکتی که هیدروژن می سازد. پمپ بنزین هابر پنل های خورشیدی. تام معتقد است که کاهش مالیات هدفمند می تواند کارآفرینان را تشویق کند تا در ساخت ایستگاه های هیدروژنی با انرژی خورشیدی سرمایه گذاری کنند. تام می گوید: «باید انگیزه ای برای مردم برای سرمایه گذاری در چنین سرمایه گذاری هایی وجود داشته باشد. افرادی که عقلشان خوب است احتمالاً در ساخت ایستگاه های سوخت هیدروژن سرمایه گذاری نخواهند کرد.

برای استیو الیس هوندا، موضوع هم عملی و هم سیاسی است. استیو می‌گوید: «فناوری سوخت هیدروژنی به جامعه کمک می‌کند در مصرف سوخت صرفه‌جویی کند و محیط‌زیست را نجات دهد. اگر چنین است، آیا جامعه به خود کمک می‌کند تا به سوخت‌های جایگزین روی بیاورد؟»

منهای منابع جایگزینسوخت‌هایی که قبلاً در اتومبیل‌ها استفاده می‌شدند، مانند روغن نباتی (در اینجا در مورد آن بیشتر توضیح می‌دهیم) یا گاز طبیعی، زیرا برخلاف سوخت هیدروژنی قابل تجدید نیستند.

جمع

معایب سوخت هیدروژنی:

• تولید هیدروژن هنوز کامل نیست و محیط زیست را آلوده می کند.
• تنظیم شبکه ای از ایستگاه های سوخت هیدروژن گران است (یک و نیم تریلیون دلار آمریکا).
• صاحبان خودرو به پمپ بنزین ها گره خورده اند (شما گروگان ایالت کالیفرنیا هستید، نمی توانید جلوتر بروید).

طرفداران سوخت هیدروژنی:

• خودروهای هیدروژنی آلایندگی صفر دارند، ما طبیعت را نجات می دهیم.
• سوخت گیری سریع (از 3 تا 5 دقیقه)؛
• از نظر اقتصادی، هیدروژن بهتر عمل می کند ماشین های بنزینیبه قیمت مصرف سوخت (600 کیلومتر برای 3369 روبل هیدروژن در مقابل 6060 روبل برای سفر با بنزین).

و اکنون زمان یک ویدیوی علمی است!

هیدروژن برای مدت طولانی شاید بهترین جایگزین برای بنزین در نظر گرفته شده است. این تعجب آور نیست، زیرا هنگام سوختن، آب آزاد می شود و نه مواد مضر. این فقط، با وجود تمام مزایای آشکار، اختلافات و بحث ها در مورد یک خودروی هیدروژنی هنوز ادامه دارد. و این در حالی است که بسیاری از شرکت ها، تویوتا، بی ام و، فورد، دائماً روی استفاده از چنین گازی به عنوان منبع انرژی برای رانندگی ماشین کار می کنند.

کارخانه هیدروژن برای ماشینی که همه چیز را شروع کرد

طبق اطلاعات تاریخی، اولین موتور ICE هیدروژن بود، اگرچه گاهی اوقات از گاز روشنایی نیز استفاده می شد. اما بهبود چنین موتوری سالهای زیادی طول کشید و تنها در سال 1859 اولین واگن خودکششی ساخته شد که گازهای مذکور به عنوان سوخت برای آن استفاده می شد. پس می توان گفت که حمل و نقل مدرنبا یک خودروی هیدروژنی شروع به کار کرد. اگرچه در آینده جای خود را به بنزین داد.

چندین مورد شناخته شده است که در غیاب سوخت معمول، مولد هیدروژنسوخت خودرو را تامین کرد. اما با این وجود، با تمام مزایای چنین منبع انرژی، کاربرد گسترده ای پیدا نکرده است، اگرچه بسیاری از شرکت های خودروسازی، مانند تویوتا، در حال کار بر روی امکان ایجاد یک خودرو با سوخت هیدروژن هستند، و باید بگویم که بدون موفقیت نیست. .

درباره موتورهای هیدروژنی

چندین گزینه های مختلفچنین موتوری چه چیزی می تواند باشد و چه چیزی می تواند زیربنای عملکرد آن باشد.

احتراق هیدروژن

این یک موتور احتراق داخلی معمولی است که مستقیماً روی هیدروژن یا مخلوط آن با بنزین کار می کند. در نتیجه چنین افزودنی، احتراق مخلوط بهبود می یابد، راندمان موتور افزایش می یابد و محتوای مونوکسید کربن در طی احتراق کاهش می یابد. با این حال، یک مخزن برای ذخیره هیدروژن و هیدروژن مایع، باید در طراحی خودرو وارد شود. و این باعث ایجاد فضایی در صندوق عقب و افزایش ایمنی در برخورد نمی شود.

این اصل استفاده از هیدروژن توسط BMW پیاده سازی شده است و این شرکت امکان استفاده از هر نوع سوخت (بنزین، هیدروژن) را کار اصلی می داند. چندین نمونه در حال حاضر ایجاد شده اند و برای مدت طولانی با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته اند اصل مشابه. درست است، در این مورد، کاستی های ذاتی یک ماشین معمولی عمدتاً باقی می ماند.

سلول های سوختی

راه دیگر استفاده از هیدروژن در پیل سوختی است. طرح آن در شکل نشان داده شده است.

در نتیجه عبور مولکول های هیدروژن و اکسیژن از آند و کاتد و برهم کنش آنها، آب و جریان الکتریکی ایجاد می شود. اگر چندین مورد از این عناصر را به هم وصل کنید، نوعی ژنراتور دریافت می کنید که عملکرد موتور الکتریکی را تضمین می کند. در اصل این طور است ژنراتور الکتروشیمیاییجریان الکتریسیته.

این گزینه برای ساخت خودرویی که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می کند توسط تویوتا اجرا می شود. او قصد دارد از تولید نمونه های اولیه به تولید سریالخودروهای الکتریکی پیل سوختی بر اساس گزارش ها، خودروی هیدروژنی تویوتا باید از سال 2015 به تولید انبوه برسد.

آیا هیدروژن واقعاً خوب است؟

اعتقاد بر این است که مهمترین مزیت یک ماشین با استفاده از هیدروژن دوستی با محیط زیست آن است.به طور کلی پذیرفته شده است که در طی احتراق هیدروژن، به جای مونوکسید کربن و غیره مواد مضرآب ظاهر می شود، به طور دقیق تر بخار آب. با این حال، این از اکسیژن خالص استفاده نمی کند، بلکه از هوا، که شامل نیتروژن است، استفاده می کند. در نتیجه اکسیدهای نیتروژن در محفظه احتراق تشکیل می شوند. و اثرات زیست محیطی آنها می تواند بسیار بدتر از گازهای خروجی معمولی باشد.

علاوه بر این باید توجه داشت که ورود هیدروژن به قسمت های داغ موتور احتراق داخلی می تواند باعث احتراق آن شود. بنابراین مناسب ترین برای استفاده از چنین سوختی است موتور دوار، که در آن گاز وارد قسمت سرد می شود و سپس به قسمت گرم تقطیر می شود.

به طور کلی یک بحث بسیار بزرگ در مورد این سوال وجود دارد که آیا یک ماشین هیدروژنی حق وجود دارد یا خیر. در اینجا چندین مشکل وجود دارد که بدون راه حل آنها صحبت در مورد آینده چنین فناوری منطقی نیست. لازم به ذکر است که ابتدا باید هیدروژن بدست آید که نیاز به نوعی نصب دارد. منبع تولید آن می تواند آب یا متان باشد.

اینجاست که یکی از مشکلات اصلی به وجود می آید.

• متان به خودی خود حامل انرژی خوبی است و قرار دادن آن در معرض پردازش اضافی برای سوزاندن محصول نهایی نسبتاً غیرمنطقی است، شما می توانید بلافاصله بدون هزینه اضافی متان را بسوزانید.
• با آب، تصویر حتی جالب تر است. برای به دست آوردن یک متر مکعب هیدروژن، باید چهار برابر برقی که با سوزاندن این حجم گاز تولید می شود، صرف شود.
• باید در نظر داشت که انتشار مواد مضر در طول تولید هیدروژن رخ می دهد و معلوم نیست کدام بهتر است. به جای انتشار گازهای خروجی اگزوز خودرو، پسماندهای خود در هنگام دریافت گاز تولید می شود.
• علاوه بر این، بحث ذخیره سازی نیز بسیار مشکل ساز است. هنوز حل نشده است، هیدروژن قادر است از طریق هر ماده ای نفوذ کند و باید به صورت مایع ذخیره شود و اینها هزینه های اضافی است و نه کوچک که باید به آنهایی که در مرحله تولید متحمل می شود اضافه شود. و هنگام نشت گاز، مخلوط انفجاری با هوا تشکیل می شود.

مشکل بعدی که عملا به استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت خودرو پایان می دهد، نبود زیرساخت مناسب است. با این کار، ابتدا باید شبکه ای از ایستگاه های سوخت را درک کرد.

بنابراین با توجه به آنچه قبلاً گفته شد، باید روشن شود که هیدروژن یک منبع جایگزین انرژی نیست، حداقل تا زمانی که روشی برای تولید ارزان آن محقق شود. و افسانه ها در مورد آینده روشن انرژی هیدروژن تنها یکی از روش های مبارزه است شرکت های بزرگبین خودشان

اما هنوز هم می توانید امتحان کنید - یک ژنراتور هیدروژن برای ماشین

علیرغم چنین نتیجه گیری تلخی در مورد انرژی هیدروژن در مقیاس صنعتی، می توانید از گزینه به دست آوردن گاز براون مستقیماً روی خودرو استفاده کنید. در واقع، این همان هیدروژن است که حاصل الکترولیز آب است که فقط در ماشین انجام می شود. زیر کاپوت نصب شده است نصب ویژه، یک ژنراتور هیدروژنی که توسط شبکه داخلی تغذیه می شود.

واضح است که، ceteris paribus، توان صرف شده برای حرکت کاهش می یابد، بخشی از انرژی نیز صرف تولید گاز می شود. اما نتایج آزمایش های متعدد این را نشان می دهد نصب مشابهبه شما امکان می دهد تا سی درصد در مصرف بنزین صرفه جویی کنید.

نحوه چیدمان چنین ژنراتوری به شما امکان می دهد شکل را درک کنید. نمونه ای از ساخت ساده ترین نسخه آن در ویدیو نشان داده شده است

و


این بر اساس الکترودهای فلزی است که برخی از آنها به مثبت و برخی به منهای b / s متصل می شوند. آب داخل آن پر می شود (فلش آبی) و گاز براون از مخزن خارج می شود (فلش آبی). از طریق شیلنگ، گاز به لوله ورودی موتور احتراق داخلی وارد می شود.

اینکه چگونه چنین تنظیماتی در واقع زیر کاپوت قرار گرفته است را می توان در عکس مشاهده کرد.

در اینجا یک مولد گاز کوچک قهوه ای وجود دارد که به هر خودرویی اجازه می دهد تا کمی به خلاقیت های تویوتا یا بی ام و نزدیک تر شود و مقداری بنزین پس انداز کند.

درست است، اختلافات در مورد اینکه آیا مالک از چنین دستگاهی سود می برد، فروکش نمی کند. برخی استدلال می کنند که ژنراتور ارزش آن را دارد، برخی دیگر با استفاده از فرمول ها و استدلال های دیگر ثابت می کنند که این یک افسانه است و در واقع ژنراتور هیدروژن معنایی ندارد.

هیدروژن سوخت آینده در نظر گرفته می شود، اما آیا این سوخت است؟ استفاده گسترده از آن مشکلات زیادی دارد و اگرچه خودروسازان بزرگی مانند تویوتا در این مسیر تلاش زیادی می کنند، اما تردیدهایی وجود دارد که هیدروژن بتواند در آینده نزدیک جایگزین بنزین شود. اما عقیده ای وجود دارد که اگر از ساده ترین ژنراتور گاز قهوه ای استفاده می کنید، پس صرفه جویی در مصرف بنزین در ماشین خود بدون انتظار برای رسیدن انرژی هیدروژن کاملاً امکان پذیر است.

دیر یا زود، ذخایر نفت در سراسر جهان تمام خواهد شد. طبیعتاً بعید است که فردا این اتفاق بیفتد، اما در حال حاضر امروز قیمت سوخت های نفتی به طور قابل توجهی افزایش یافته است. این واقعیت انگیزه خوبی برای توسعه دهندگانی است که درگیر اختراع سوخت آینده هستند. علاوه بر این، نباید فقط سوخت، بلکه ترجیحاً سوخت تجدیدپذیر باشد. بسیاری از مردم بر این باورند که ماشین هیدروژنی یک اسباب بازی است. بیایید ببینیم که آیا این مورد است.

سوخت آینده

نویسنده سرشناس ژول ورن مدت ها پیش در رمان های ماجراجویی خود درباره چنین سوختی نوشت. این نویسنده در یکی از رمان های خود با موضوع منبع انرژی جایگزین گفت که محصول انرژی خواهد بود آب معمولی. و همینطور هم شد. بله، این داستان تخیلی نیست.

آب، یا بهتر است بگوییم، یکی از اجزای آن - هیدروژن - نه تنها اولین عنصر شیمیایی است. همچنین منبع انرژی برای آینده است. و تصور کنید، این آینده در حال حاضر بسیار نزدیک است.

امروز شرکت های ژاپنیموتورهایی تولید می کند که فقط با این نوع سوخت کار می کنند. از تویوتا - اولین خودروی تولیدی جهان مجهز به این موتور.

این خودرو یک سدان با چهار در است. نصب کرده است موتور الکتریکیبا ظرفیت 151 لیتر. با. می پرسی هیدروژن چه ربطی بهش داره چون موتور برقیه؟ بیایید آن را بفهمیم.

فن آوری های "Toyota-Mirai"

موتور الکتریکی توسط یک مبدل مخصوص تغذیه می شود. و او قبلاً مستقیماً از هیدروژن انرژی دریافت می کند. گاز در مخازن خودرو تحت فشار بالا وجود دارد. ظروف از

اما واکنش هنوز به اکسیژن نیاز دارد. بله همینطور است. خودرو هنگام رانندگی مستقیماً از رادیاتور اکسیژن دریافت می کند. یک بار پر کردن دو مخزن با هیدروژن برای طی کردن مسافت 480 کیلومتر با ماشین کافی است. سوخت گیری فقط 3 دقیقه طول می کشد. در این مدت 170 لیتر بنزین داخل باک خودرو ریخته می شود. به طور متوسط ​​یک خودروی هیدروژنی در هر 100 کیلومتر حدود 4.7 لیتر مصرف می کند.

چگونه کار می کند؟

هنگامی که هیدروژن با اکسیژن واکنش می دهد، یک واکنش شیمیایی شدید رخ می دهد که در طی آن انرژی الکتریکی تولید می شود. در باتری ذخیره می شود. وسیله نقلیه به حرکت در می آید موتور سنکرونجریان متناوب.

مشخصات فنی "ژاپنی"

حداکثر سرعتی که یک ماشین هیدروژنی قادر به انجام آن است 180 کیلومتر در ساعت است. این خودرو تا 100 کیلومتر می تواند تنها در 9 ثانیه شتاب بگیرد.

این خودرو علاوه بر اینکه می توانید سوار یک «ژاپنی» شوید و به محیط زیست آسیب نرسانید، می توان از این خودرو در خانه نیز به عنوان نیروگاه استفاده کرد. مهندسان و طراحانی که در توسعه این نوآوری شرکت داشتند ادعا می کنند که با کمک چنین سیستمی جریان به کل خانه تامین می شود. بنابراین، شما می توانید آزادانه به مدت 5 روز لذت ببرید.

تخفیف سوخت برای مشتریان

آن دسته از ساکنان ژاپن و ایالات متحده که خودروی هیدروژنی خریداری می کنند دریافت خواهند کرد تخفیف های بزرگو سوخت گیری رایگانماشین های آنها نویسندگان این پروژه بزرگ مطمئن هستند که موفق خواهند شد. با این حال، دیگر خودروسازان نیز بیکار ننشسته اند. و به زودی، مصرف کنندگان می توانند انتخاب زیادی از وسایل نقلیه سوخت جایگزین داشته باشند.

عالی و وحشتناک

این واقعیت که هیدروژن می تواند شماره 1 در زمینه سوخت های جایگزین شود مدت هاست که صحبت می شود. حتی قبل از بحران اقتصادی در سال 2008، رسانه‌ها به طور مداوم گزارش‌هایی را منتشر می‌کردند که چگونه می‌توان از قدرت هیدروژن به طرز شگفت‌انگیزی استفاده کرد.

هر ماشین هیدروژنی یک پیشرفت محسوب می شد و سازندگان آن تقریباً در چهره مقدسین قرار گرفتند. خوانندگان و رانندگان ناآماده با اطمینان این را یک پیشرفت واقعی می دانستند، اما باید گفت که اینطور نیست.

150 سال پیش

وضعیت واقعی امور کمی متفاوت از آنچه در وبلاگ های اختصاص داده شده به آن می نویسند است انرژی جایگزین. حدود 150 سال است که از هیدروژن در این ظرفیت استفاده می شود. ماشین هیدروژنی به پیروزی در جنگ کمک کرد.

اولین موتور احتراق داخلی با استفاده از چنین سوختی توسط Lenoir در سال 1860 ساخته شد. سپس، در سال 1942، انتقال نسبتاً گسترده ای از کل صورت گرفت فناوری خودروسازیبرای منبع انرژی هیدروژن

اتفاق افتاد در لنینگراد را محاصره کرد. در ابتدا قرار بود از هیدروژن در سیستم های دفاع هوایی برای بالون ها استفاده شود. با این حال، مهندسان بزرگ روسی توانستند وضعیت را تغییر دهند.

چطور بود؟

برای محافظت از شهر از ایرباس استفاده می شد. این اشیاء پرنده ساخته شده از لاستیک که تا لبه آن با هیدروژن پر شده بود، باعث می شد هواپیماهای فاشیست نتوانند به سمت شهر شلیک کنند.

با این حال، محافظ هوای لاستیکی یک نقطه ضعف بزرگ داشت. با توجه به اینکه پوسته ایرباس اجازه عبور این گاز را می داد، ایرباس ها در حال پایین آمدن بودند. به جای هیدروژن، بخارات آب مختلف و همچنین گازهای دیگر جای آن را گرفتند. بنابراین، گاهی اوقات ایرباس ها را روی زمین پایین می آوردند، خونریزی می کردند و دوباره سوخت می گرفتند.

برای سوخت گیری ایرباس ها از وینچ و کامیون های بنزینی GAZ AA استفاده شد. و در شرایط محاصره، بنزین در لنینگراد بسیار گران بود. جنگ ذخایر را تمام کرد و بوریس شلیتز که در آن زمان تکنسین نظامی بود، فقط در پمپ بنزین همین ایرباس ها خدمت می کرد. بنابراین. بنزین نبود یعنی کاملا. او سعی کرد از وینچ های الکتریکی برای پایین آوردن اجسام پرنده استفاده کند. با این حال، برق به زودی تمام شد. بسیاری از منابع مختلف انرژی جایگزین امتحان شده است.

یک روز، یک تکنسین نظامی فکر کرد که هیدروژن را می‌توان به روش‌های دیگری به جز ریختن خون به آسمان استفاده کرد. از این گذشته، حرارتی که این گاز در هنگام احتراق می دهد، 4 برابر بیشتر از حرارت زغال سنگ، 3 برابر بیشتر از بنزین و سایر فرآورده های نفتی است. شلیتز برای آزمایش اجازه خواست و برای او امضا شد. آیا باید بگویم که ماشین هیدروژنی اینگونه ظاهر شد؟

اصل عملیات

طرح این دانشمند به اتصال ایرباس با یک شلنگ به منیفولد ورودی موتور خودرو خلاصه شد. هیدروژن مستقیماً وارد سیلندرها می شود و کاربراتور را دور می زند. دوز هیدروژن و همچنین هوای لازم برای واکنش با استفاده از آن انجام شد سوپاپ دریچه گازیا پدال گاز

شلیتز اولین آزمایشات خود را در یخبندان انجام داد. موتور با وجود دمای بیرون به راحتی روشن شد. موتور ثابت و برای مدت طولانی کار می کرد. درست است که بالن ها منفجر شدند و شلیتز شوکه شد. پس از آن یک سیستم حفاظتی ویژه اختراع شد. این بر اساس یک مهر و موم آب است که احتراق مخلوط را در هنگام چشمک زدن در منیفولد موتور حذف می کند. بنابراین خودروی هیدروژنی ایمن تر شده است.

به هر حال، پس از برچیدن یکی از موتورها، عملاً هیچ نشانه ای از سایش روی آن مشاهده نشد. در سیلندرها دوده وجود نداشت، بلکه فقط بخار آب بود.

هیدروژن جان انسان ها را نجات می دهد

ماشین هیدروژنی که در طول جنگ به این روش اختراع شد به نجات جان افراد زیادی کمک کرد، در برابر محاصره مقاومت کرد و خود شلیتز برای این پیشرفت جایزه دریافت کرد و حتی آن را ثبت کرد. به توسعه دهنده ستاره سرخ اعطا شد.

تاکسی هیدروژنی

بعد از جنگ، وقتی جایی برای دریافت هیدروژن وجود نداشت، شروع به فراموش کردن آن کردند. با این حال، برخی از مردم هنوز به یاد دارند که چگونه در اوکراین، در خارکف، یک تاکسی کار می کرد، اما نه یک تاکسی ساده، بلکه یک تاکسی هیدروژنی.

با گاز براون صرفه جویی کنید

حتی در مدرن ترین خودروها سوخت ICEدور از حد مطلوب می سوزد. حدود 60 درصد از مخلوط هوا و سوخت به سادگی در روده منیفولد اگزوز از بین می رود. در کلکتور، مخلوط به طور کامل نمی سوزد، و در عین حال گازهای خروجی کاملا سمی را نیز تشکیل می دهد.

می توانید از ژنراتور هیدروژن استفاده کنید. این یک تجهیزات اساساً جدید است که به میزان قابل توجهی در سوخت خودرو صرفه جویی می کند. اکثر این دستگاه ها دارای نمودار مدار استاندارد هستند. با این حال، به طور مستقیم ژنراتور هیدروژن برای اتومبیل تولید کنندگان مختلفممکن است تفاوت هایی داشته باشد

هیدروژن برای مدت طولانی به عنوان یک افزودنی سوخت مورد استفاده قرار گرفته است. اما پس از آن هیچ سیستمی برای بهینه سازی مخلوط سوخت و به اصطلاح گاز براون که به سیلندرها وارد می شد وجود نداشت.

یک ژنراتور هیدروژن برای ماشین از اصل الکترولیز در کار خود استفاده می کند. در اینجا از آب به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. اما به دو جزء - اکسیژن و هیدروژن - تجزیه نمی شود. ژنراتورهای مدرن چیزی بیشتر از هیدروژن قهوه ای یا سبز استفاده نمی کنند. گاهی اوقات به آن گاز آب یا اکسیژن هیدروژن نیز گفته می شود. فرمول آن HHO است. تفاوت آن در این است که کاملا بی خطر است و منفجر نمی شود. در ضمن تمام گازی که تولید می شود به طور کامل وارد سیلندرها می شود.

چنین ژنراتورهایی از یک دستگاه تولید کننده الکترولیز و یک ظرف تشکیل شده است. فرآیندهای الکترولیز توسط یک مدولاتور ویژه کنترل می شود. در موتورهای تزریقی، طراحی یک بهینه ساز نیز ارائه می دهد. این امکان را به شما می دهد تا به طور خودکار نسبت اختلاط سوخت و هوا را با گاز براون تنظیم کنید.

انواع کاتالیزور

دستگاه هایی که در الکترولیزها استفاده می شوند از نوع ساده، سلولی تقسیم شده و خشک می باشند.

در حالت اول، الکترولیز ساده ترین و کافی ترین را دارد ساخت و ساز اولیه. مدیریت آن نیز بسیار ساده است. این دستگاه قادر است تا 0.7 لیتر گاز در دقیقه تولید کند. برای خودروهایی با حجم موتور تا 1.4 لیتر در نظر گرفته شده است.

یک کاتالیزور با یک نوع سلول جداگانه در حال حاضر چیزی کارآمدتر است. هر چیزی که نیاز دارید همراه با تجهیزات است. نرم افزار. این دستگاه می تواند حدود 2 لیتر در دقیقه تولید کند. این دستگاه کارآمدترین است.

دستگاه نوع خشک عمدتاً در ماشین هایی با چرخه کاری به اندازه کافی طولانی استفاده می شود. عملکرد آن متوسط ​​است. بستگی به این دارد که چند صفحه در این طرح وجود داشته باشد. از آنجایی که صفحات دارای آرایش باز هستند، به نظر می رسد خنک کننده خوبی را فراهم می کند.

چگونه یک پیل سوختی برای خودرو بسازیم؟

پیل سوختی یا وسیله ای که هیدروژن را از آب تولید می کند و روی خودرو قرار می گیرد، می تواند به طور مستقل ساخته شود. سپس گاز تولید شده باید وارد آن شود منیفولد ورودی. به این ترتیب می توانید به کاهش قابل توجهی در مصرف سوخت دست پیدا کنید و در برخی موارد می توانید قدرت خودرو را افزایش دهید.

ارتقاء ژنراتور

به منظور بهبود سیستم تولید هیدروژن، یک مخزن دیگر به این سیستم اضافه کنید. باید کمی بالاتر از اولی باشد. می توانید آنها را با لوله وصل کنید. به این ترتیب می توانید به طور موثرتری از سیستم استفاده کنید.

واحد الکترونیکی

این قسمت از ژنراتور را می توان با دستان خود نیز مونتاژ کرد، به خصوص اگر دانشی در زمینه الکترونیک دارید. اگر چنین دانش و مهارتی وجود ندارد، بهتر است به متخصصان در این زمینه ها مراجعه کنید. واحد کنترل باید به طور خودکار جریانی را که به صفحات عرضه می شود، بر اساس دور موتور تغییر دهد.

قدرت را فقط می توان به صورت تجربی تعیین کرد بیکارموتور و همچنین تحت بار. واحد الکترونیکیباید اطلاعات را از سنسورهای سیستم کنترل خودرو دریافت کند.

پس از نصب این ژنراتور، باید یک بار دیگر محکم بودن و قابلیت اطمینان تمام اتصالات این طرح را بررسی کنید. نشتی خطرناک است نه تنها به دلیل احتمال انفجار، چنین ماشینی منجر به آن می شود، در نتیجه، اثر بسیار منفی خواهد بود. اما به طور کلی، چنین ماشین هیدروژنی که با دستان خود ساخته شده است، به شما امکان می دهد از 25٪ تا 40٪ سوخت صرفه جویی کنید.

چنین تجهیزات و چنین روش هایی برای صرفه جویی در سوخت برای مدت طولانی در سراسر جهان با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است. آرنولد شوارتزنگر هنرپیشه مشهور مدتهاست که با خودروی ترکیبی رانندگی می کند که با بنزین و هیدروژن کار می کند. این خودرو برای ستاره سینما 150 هزار دلار قیمت داشت. مصرف سوخت روی این موتور ترکیبی 5.8 لیتر در 100 کیلومتر است.

امروزه، چنین خودروی هیدروژنی در روسیه نیز می تواند بسیار مرتبط باشد.

بنابراین، ما تمام ویژگی ها و اصل عملکرد خودروها را در این مورد کشف کردیم فرم اکولوژیکیسوخت همانطور که می بینید، این یک جایگزین بسیار واقعی برای بنزین امروزی است. و امیدواری وجود دارد که در دهه های آینده، بشریت به مرحله جدیدی از توسعه حرکت کند، جایی که اتومبیل های هیدروژنی در خیابان ها حرکت می کنند.

فروش تویوتا میرای ("آینده" در ژاپن)، اولین خودروی تولید انبوه با موتور هیدروژنی در جهان. قیمت این محصول جدید 7,236,000 ین (تقریباً 61,100 دلار) است، در حالی که دولت ژاپن 2.02 میلیون ین (کمی بیش از 17,000 دلار) به خرید یارانه پرداخت می کند. طبق برنامه ریزی های این شرکت، قرار بود فروش در بهار سال 2015 آغاز شود، اما با توجه به اینکه تعداد پیش سفارش ها فراتر از حد انتظار بود، تصمیم گرفته شد که این تاریخ به تاریخ اولیه موکول شود.

Mirai یک سدان چهار در است که از یک موتور الکتریکی با ظرفیت 151 اسب بخار نیرو می گیرد. s که انرژی را از یک مبدل دریافت می کند که ماده اولیه آن هیدروژن است که در دو مخزن فیبر کربنی تحت فشار 70 مگاپاسکال ذخیره می شود. اکسیژن مورد نیاز برای واکنش شیمیایی مستقیماً از رادیاتور خودرو در حالی که در حرکت است می آید. یک بار سوخت گیری برای دویدن 480 کیلومتر کافی است و خود پر شدن با 5 کیلوگرم (170 لیتر) هیدروژن حدود 3 دقیقه طول می کشد. حداکثر سرعت میرای 111 مایل در ساعت (حدود 180 کیلومتر در ساعت) است، در حالی که شتاب تا 100 کیلومتر در ساعت 9 ثانیه طول می کشد.

زیر کاپوت Mirai

در اروپا، این خودرو به طور رسمی در نمایشگاه خودرو ژنو ارائه می شود و در آمریکا، فروش در پایان سال آینده با قیمت 57500 دلار آغاز می شود (که قابل مقایسه با ایده الون ماسک است - خودروهای برقی تسلا) فقط در کالیفرنیا و فقط در تعداد 200 نسخه - در این لحظههیچ ایستگاه سوخت هیدروژنی در ایالات متحده وجود ندارد و تویوتا به همراه Air Liquide قصد دارند تا 12 مورد از آنها را تا شروع فروش بسازند - قیمت یک ایستگاه 7.2 میلیون دلار است. همانطور که انتظار می رود قیمت نهایی یک خودرو با احتساب کلیه تخفیفات و یارانه های دولتی می تواند 45000 دلار باشد.

داخل میرای

علاوه بر هدف مورد نظر، پاورپوینتاین خودرو همچنین می‌تواند به عنوان نوعی نیروگاه خانگی برای خانه باشد: مهندسان ادعا می‌کنند که با کمک سیستم Power take off که توسعه داده‌اند، یک خانه متوسط ​​ژاپنی می‌تواند به مدت 5 روز با برق تولید شده تامین شود. جالب است بدانید که فکر این است استفاده غیر استاندارداین خودرو به دلیل خطرات قابل توجه بلایای طبیعی در ژاپن به وجود آمد، زمانی که سونامی کل شهرها را بدون برق می گذارد.

صرف نظر از اینکه ایلان ماسک دلیلی برای نگرانی دارد یا خیر، تاس با اشاره به احمد زکی یمانی، وزیر سابق عربستان سعودی، خاطرنشان می کند که "عصر نفت رو به پایان است".

در نتیجه گسترش منابع جایگزین، تقاضا برای نفت کاهش خواهد یافت. در زمینه تولید برق هم اکنون با توربین های هسته ای و بادی جایگزین شده است. نفت همچنان برای حمل و نقل مورد نیاز است، اما تقاضا در آنجا به دلیل گسترش روزافزون خودروهای هیبریدی و الکتریکی کاهش یافته است. در صورت امکان معرفی عملی، دوران نفت بالاخره به پایان می رسد سوخت هیدروژنیو ارزان برای تولید

کارشناس می گوید.

03.02.2016

منابع سیاره ما بی پایان نیستند، از جمله ذخایر "طلای سیاه" (نفت). با وجود کاهش قیمت های جهانی و در دسترس بودن ذخایر خاص، آگاهی از اهمیت جایگزین ها از ذهن بسیاری از بشر خارج نمی شود. سال ها می گذرد و جهان با کمبود منابع انرژی مواجه خواهد شد.

اما کمبود نفت در آینده تنها دلیل جستجوی گزینه های جدید نیست. مردم شروع به فکر کردن در مورد آینده سیاره ما و حفظ محیط زیست کردند. در برابر این پس زمینه، توسعه موتورهای هیدروژنی آغاز شد - دستگاه هایی که قادر به کار با سوخت پایان ناپذیر، مقرون به صرفه و ایمن بودند.

اصل مسئله

یکی از مشکلات اصلی، البته انتشار گازهای گلخانه ای در جو است. در سال 2015، حدود یک سوم از کل انتشار CO2 از وسایل نقلیه (عمدتاً اتومبیل) است. بر اساس نتایج تحقیقات، تا سال 2050 انتشار دی اکسید کربن تنها رشد خواهد کرد (همراه با افزایش ناوگان خودرو).

علاوه بر CO2، مشکل دیگری وجود دارد - اکسیدهای نیتروژن، که بر سلامتی تأثیر منفی می گذارد و منجر به مشکلات مختلفی در سیستم تنفسی افراد می شود. دانشمندان قبلاً موفق شده اند ثابت کنند که یکی از علل آسم دقیقاً اکسید نیتریک است.

یک مشکل مهم افزایش قیمت انرژی است. همانطور که عمل نشان داده است، افزایش یا کاهش قیمت نفت تاثیر زیادی بر هزینه سوخت ندارد. بنزین (سوخت گازوئیل) گران است و خواهد بود. قیمت، در صورت وجود، کاهش می یابد، اما فقط به میزان کمی. در این زمینه، جستجو برای جایگزینی که بتواند در بخش انرژی استقلال بدهد، ضروری است.

داستان

تقریبا نیمی از نفت تولید شده در جهان صرف تولید سوخت خودروها می شود. هیدروژن به عنوان جایگزینی برای "طلای سیاه" کلاسیک برای مدت طولانی مورد توجه قرار گرفته است. دلیل ساده است - ذخایر این ماده در سیاره برای هزاران سال "تغذیه سیاره" کافی است. علاوه بر این، استخراج هیدروژن از آب آسان است، بنابراین مشکلی برای یافتن منابع وجود ندارد. تنها مشکل حمل و نقل و ذخیره سازی است، اما این مسائل در حال حاضر حل شده است.

اولین کارخانه ای که بر روی هیدروژن کار می کرد در سال 1841 ظاهر شد (ما در مورد یک نسخه ثبت شده صحبت می کنیم). در حال حاضر 11 سال بعد، آلمان موفق به ساخت یک موتور احتراق داخلی شد که می توانست بر روی مخلوطی از دو عنصر - هیدروژن و هوا کار کند. در کشتی هوایی معروف جهانی هیندبورگ، موتوری با گاز روشن کار می کرد (نیمی از هیدروژن در ترکیب آن بود). اما پس از فاجعه کشتی هوایی در سال 1937 و مرگ 37 نفر، علاقه به هیدروژن به عنوان سوخت به طور موقت از بین رفت.

اما در دهه 70 قرن نوزدهم، توسعه دهندگان دوباره به ایجاد یک موتور هیدروژنی بازگشتند. در مرحله حاضر، اهمیت بهبود و اجرای فعال چنین فناوری هایی در بالاترین سطح مورد بحث قرار می گیرد. این محبوبیت همچنین به دلیل افزایش قیمت فرآورده های نفتی است که بسیاری از کشورها را به دنبال جایگزین های واقعی و مقرون به صرفه می کند.

ایده ایجاد یک موتور هیدروژنی نه تنها مورد توجه قرار گرفت، بلکه توسط سازندگان محبوبی مانند هوندا موتورز، جنرال موتورز، فورد، بی ام و و دیگران اجرا شد.

انواع خودروهای هیدروژنی

اگر ماشین های هیدروژنی موجود را در نظر بگیریم، در بین آنها می توان سه گروه اصلی را تشخیص داد:

• وسایل نقلیه با موتور معمولی که قادر به کار بر روی ترکیب هیدروژن یا هیدروژن هستند.این نوع خودروها جهانی هستند، یعنی می توانند با هیدروژن خالص یا با استفاده از هیدروژن به عنوان افزودنی سوخت حرکت کنند. ویژگی این خودروها این است سطح بالاراندمان (در صورت اختلاط با سوخت تقریباً 15-20٪). دومین نکته مثبت، تصفیه اگزوز است. به طور خاص، کاهش مونوکسید کربن و کربوهیدرات ها تقریباً 50٪ و اکسیدهای نیتروژن تا 500٪ کاهش می یابد. چنین خودروهایی هم در خارج از کشور و هم در کشورهای CIS تولید می شوند. در همان زمان، اولین وسایل نقلیه در حدود دهه 80 قرن گذشته ظاهر شدند.

• ماشین های برقی.به چنین خودروهایی "هیبریدی" می گویند. ویژگی آنها به حرکت در آوردن چرخ ها با کمک یک درایو الکتریکی است که توسط باتری کار می کند. خصوصیات عجیب و غریب موتور هیبریدی- توانایی کار بر روی هیدروژن معمولی (مخلوط خالص) و روی مخلوط با سوخت کلاسیک. گزینه اول مقرون به صرفه تر و توجیه اقتصادی بیشتری دارد. راندمان کلی یک ماشین با موتور الکتریکی می تواند به 95٪ برسد. در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی و 30-35٪ آنها، چنین پارامتر بالایی واقعا شگفت انگیز است. بنابراین، انتقال به هیدروژن می تواند بازده موتور را تقریباً سه برابر افزایش دهد. اما اینجا هم همه چیز عالی نیست. حتی باتری و شارژ آن نیز به سوخت نیاز دارد، بنابراین انتشارات مضر همچنان وجود خواهد داشت. برای حذف کامل بخارات مضر، نوع موتور هیدروژنی مورد بحث در زیر ساخته شد.

• خودروی هیدروژنی که دارای موتور الکتریکی است که با سوخت اصلی کار می کند.طبق این تئوری، چنین واحدی قادر است از مخلوطی از هیدروژن و هوا کار کند. کارایی دستگاهمی تواند به 85 درصد برسد. اما این در تئوری است. در عمل تنها 75 درصد به دست آمد. در شرایط چرخه شهری، چنین وسیله نقلیه ای از مزایای زیادی برخوردار است ماشین های معمولی(در درجه اول در رابطه با هزینه سوخت).

چگونه کار می کند؟

طرح عملکرد یک ماشین بر روی هیدروژن به شرح زیر است:

• پیستون از بالا به پایین حرکت می کند، در حالی که دریچه اگزوز را باز می کند.
• فشار در محفظه احتراق برابر با اتمسفر می شود.
• هنگامی که پیستون به نقطه پایین می رسد، محفظه آب بندی می شود.
• سوپاپ اگزوز بسته می شود و تزریق از طریق دریچه های تامین سوخت انجام می شود مخلوط سوخت(گاز انفجاری)؛
• در فرآیند احتراق مخلوط، فشار در محفظه افزایش می یابد. این نیرو برای باز کردن شیرهای چک نصب شده در سرسیلندر و آزاد کردن محصولات احتراق کافی است.
• فشار کاهش می یابد که منجر به بسته شدن می شود شیرهای چکو آب بندی محفظه احتراق؛
• عمل فشار ایجاد شده به حرکت پیستون و بازگشت آن به نقطه اصلی کمک می کند.
• به محض اینکه پیستون به موقعیت بالایی رسید، دریچه های ورودی دوباره باز می شوند و به همین ترتیب.

در نتیجه، اصل کار یک موتور هیدروژنی با یک موتور احتراق داخلی معمولی تفاوتی ندارد. تنها تفاوت در سوخت مصرفی است.

در مورد دریافت گاز مورد نیاز، این می تواند به روش های مختلفی اتفاق بیفتد. یکی از آنها از طریق الکترولیز آب است.

طرحی که در بالا توضیح داده شد ساده ترین است، اما کار می کند. در این حالت می توان از هیدروژن در موتورهای احتراق داخلی معمولی نیز استفاده کرد. مزیت چنین جایگزینی احتراق سریع سوخت و افزایش عملکرد کلی خودرو است.

بخارات مایع توصیه می شود به آن اضافه شود واحد قدرتسوخت هیدروژن در حال حاضر موجود است. پس از کار بر روی هیدروژن، موتور در واقع از رسوبات کربن و اسپری های مختلف پاک می شود. اما همچنین وجود دارد جنبه منفی. همراه با دوده، هیدروژن لایه روغن موجود را می‌شوید. در نتیجه، منبع گره قدرت ممکن است کاهش یابد.

برای تبدیل یک موتور معمولی به سوخت هیدروژنی، ارزش تغییر اگزوز و سیستم شیر. علاوه بر این، تعویض پیستون ها ضروری است که باید داشته باشند پوشش سرامیکی. اگر چنین تغییراتی را انجام دهید، مطمئناً هیچ مشکلی در روغن کاری یا زنگ زدگی وجود نخواهد داشت.

مزایا و معایب

شما می توانید برای مدت طولانی در مورد تمام چشم اندازهای موتورهای هیدروژنی صحبت کنید، اما اولین چیزی که همیشه باید با آن شروع کنید، مطالعه مزایا و معایب طراحی است.

مزایای موتورهای هیدروژنی عبارتند از:

• سطح بالای سازگاری با محیط زیست یکی از مزیت های اصلی است که همچنان موتور اصلی این نوآوری است. خود هیدروژن یک سوخت واقعاً دوستدار محیط زیست است. در نتیجه احتراق آن فقط آب تولید می شود. این به راحتی در مثال یک فرمول شیمیایی ساده - 2H2 + O2 \u003d 2H2O قابل مشاهده است. بسیاری فکر می کنند که هنگام رانندگی یک ماشین هیدروژنی از لوله اگزوزآب معمولی (بخار) ریخته می شود. این کاملا درست نیست. نباید فراموش کنیم که هنوز روغن یا ضد یخ در موتور وجود دارد که می تواند وارد محفظه احتراق و سپس به اگزوز خودرو شود. اما برای دانشمندان، این یک مشکل نیست - آنها در حال حاضر برای از بین بردن کمبود کار می کنند. این امکان وجود دارد که در آینده نزدیک روغن سوزی منجر به وخامت کیفیت آلاینده ها نشود و آب حاصل با الکترولیز جمع آوری شود.

• امکان استفاده همزمان از دو نوع سوخت - بنزین و هیدروژن وجود دارد. تنها چیزی که برای این کار لازم است نصب دو ظرف جداگانه است. در صورت تمایل، می توانید نوع سوختی را انتخاب کنید که در یک نقطه خاص از زمان مناسب ترین است.

• راندمان بالا که 200% بیشتر از موتورهای احتراق داخلی معمولی و 150% بیشتر از موتورهای دیزلی است.

• بیشتر سطح پایینسر و صدا در حین کار؛

• کارشناسان توافق دارند که در 30-40 سال هیدروژن تمام نیازهای سوخت را به طور کامل پوشش می دهد.

• هیدروژن از همه لحاظ یک مخلوط ایده آل برای استفاده به عنوان سوخت است. اگر آب معمولی به عنوان ماده اولیه در نظر گرفته شود حجم نامحدودی دارد.

معایب موتور هیدروژنی:

• برای اطمینان از عملکرد صحیح موتور هیدروژنی، به باتری های قدرتمند نیاز است. وزن مجموعکه می تواند بسیار جدی باشد. در نتیجه، وزن کلی وسیله نقلیه بزرگتر می شود.

• پیل های سوختی هیدروژنی گران هستند، که خود حمل و نقل را گران تر می کند. کاربرد عناصر هیدروژنیبه ناچار منجر به افزایش خطر آتش سوزی و انفجار می شود.