Ūdeņraža transportlīdzekļa (degvielas šūnas) vadīšana
saturs
Vēl vienu alternatīvu elektrisko transportlīdzekļu darbībai, ūdeņraža šķīdumu, jau sen ir pētījuši vācieši un japāņi. Eiropa, kuru Tesla uzskata par nestabilu, tomēr nolemj ieviest paketi par šo tehnoloģiju (visā pasaulē, nevis tikai ar mērķi virzīt automašīnas). Tāpēc apskatīsim, kā darbojas ūdeņraža automašīna, kas tāpēc ir tikai elektromobiļa variants.
Skatīt arī:
- Vai ūdeņraža automašīna ir dzīvotspējīga?
- Kādas ir degvielas elementa priekšrocības un trūkumi
Vairāku veidu ūdeņraža automašīnas
Lai gan pašreizējā tehnoloģija ir paredzēta automašīnām, kurās elektromotoru darbināšanai izmanto degvielas šūnas, ūdeņradi var izmantot arī iekšdedzes transportlīdzekļos ar virzuļu kustību. Tā patiešām ir gāze, ko var izmantot tāpat kā LPG un CNG, ko jau izmanto mūsu transportlīdzekļos. Tomēr šī ideja tika atmesta, virzuļdzinējs patiešām vairāk atbilst laikam ...
Lūk, ar ūdeņradi darbināms Toyota Mirai. ASV tirgo, Francijā nav, jo nav ūdeņraža sadales punkta... Kavējuši ar elektrības spailēm, ūdeņradi jau atpaliekam!
Darbības princips
Ja sistēma būtu jāapkopo vienā teikumā, es teiktu tāšis elektromotors kas staigā ar Degviela nepiesārņojošs (ekspluatācijā, nevis ražošanā). Tā vietā, lai akumulatoru uzlādētu ar kontaktdakšu un līdz ar to arī elektrību, mēs to piepildām ar šķidrumu. Tāpēc mēs saucam par kurināmā elementu sistēmu (tā ir
uzkrāties
kas darbojas ar degvielu, kas
patērēts
et
pazūd no tvertnes
). Faktiski vienīgā atšķirība no elektromotora ir enerģijas uzkrāšana, šeit šķidrā, nevis ķīmiskā veidā.
Tāpēc jāņem vērā, ka akumulators izlādējas, atšķirībā no litija vai pat svina-skābes akumulatora (skatiet saites, lai uzzinātu, kā tie darbojas).
Procesu karte
Ūdeņradis = hibrīds?
Gandrīz ... Patiešām, viņiem sistemātiski ir papildu litija akumulators, kura lietderību es paskaidrošu tālāk. Tāpēc ir iespējams darboties tikai ar ūdeņradi, tikai izmantojot parasto akumulatoru vai pat abus vienlaikus.
Komponenti
Ūdeņraža tvertne
Mums ir tvertne, kurā var uzglabāt 5 līdz 10 kg ūdeņraža, zinot, ka katrs kilograms satur 33.3 kWh enerģijas (salīdzinot ar elektriskajiem transportlīdzekļiem, kuriem ir 35 līdz 100 kWh). Tvertne ir īpaši izstrādāta un izturīga, lai izturētu iekšējo spiedienu no 350 līdz 700 bāriem.
Degvielas šūna
Degvielas šūna nodrošinās ar jaudu automašīnas elektromotoram, gluži kā parasts litija akumulators. Tomēr tai ir nepieciešama degviela, proti, ūdeņradis no tvertnes. Tas ir izgatavots no ļoti dārga platīna, bet modernākajās versijās iztiek bez tā.
Bufera akumulators
Tas nav nepieciešams, bet tas ir standarts ūdeņraža transportlīdzekļiem. Patiešām, tas kalpo kā rezerves akumulators, jaudas pastiprinātājs (var darboties paralēli degvielas elementam), bet arī un galvenokārt tas kalpo kinētiskās enerģijas atjaunošanai palēninājuma un bremzēšanas laikā.
Spēka elektronika
Nav norādīts manā augšējā diagrammā, jaudas elektronika kontrolē, pārtrauc un iztaisno (pārveidojot starp maiņstrāvas un līdzstrāvas strāvu) dažādās strāvas, kas plūst caur dažādām automašīnas sastāvdaļām.
Degvielas uzpilde
Degvielas šūnu darbība: katalīze
Mērķis ir iegūt elektronus (elektrību) no ūdeņraža, lai tos nosūtītu uz elektromotoru. Tas viss tiek darīts, izmantojot kontrolētu elektroķīmisko reakciju, kas atdala elektronus vienā pusē (virzienā uz dzinēju) un protonus no otras puses (degvielas šūnā). Visa sanāksme beidzas pie katoda, kur reakcija beidzas: pēdējais "maisījums" dod ūdeni, kas tiek izsūknēts no sistēmas (izplūdes).
Šeit ir katalīzes diagramma, kas ir elektroenerģijas ieguve no ūdeņraža (reversā elektrolīze).
Šeit mēs redzam kurināmā elementa darbību, proti, katalīzes fenomenu.
Ūdeņradis H2 (t.i., divi kopā salīmēti ūdeņraža H atomi: diūdeņradis) virzās no kreisās puses uz labo. Tuvojoties anodam, tas zaudē savu kodolu (protonu), kas tiks iesūkts (oksidācijas fenomena dēļ). Pēc tam elektroni turpinās ceļu pa labi, lai pēc tam izmantotu elektromotoru.
Savukārt mēs visu saliekam no jauna, katoda pusē iesmidzinot O2 (skābekli no gaisa, pateicoties kompresoram), kas dabiski ļaus izveidoties ūdens molekulai (kas katalizēs visus elementus vienotā veselumā). molekula, kas ir Hs un Os kolekcija).
Ķīmisko / fizikālo reakciju kopsavilkums
ANOD : pie anoda ūdeņraža atoms tiek "sagriezts" uz pusēm (H2 = 2e- + 2H+). Kodols (H + jons) nolaižas katoda virzienā, savukārt elektroni (e-) turpina ceļu, jo nespēj iziet cauri elektrolītam (telpai starp anodu un katodu).
KATODS: pie katoda redzam reversos (dažādos veidos) jonus H + un e- elektronus. Tad pietiek ar skābekļa atomu ievadīšanu, lai visi šie elementi gribētu savākties, kas pēc tam noved pie ūdens molekulas, kas sastāv no diviem ūdeņraža atomiem un viena skābekļa atoma. Vai arī formula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O
Ražas novākšana?
Ja ņemam vērā tikai pašu automašīnu, proti, tvertnes efektivitāti līdz riteņu galam (materiāla pārveidošana / mehāniskā pastiprināšana), mēs esam šeit nedaudz zem 50%. Patiešām, akumulatora efektivitāte ir aptuveni 50%, bet elektromotoram - aptuveni 90%. Tāpēc mums vispirms ir 50% filtrēšana un pēc tam 10%.
Ja ņem vērā spēkstacijas efektivitāti, kas ražo enerģiju, tad pirms ūdeņraža ražošanas vai pat elektroenerģijas sadales (litija gadījumā) mums ir 25% ūdeņradim un 70% elektrībai (aptuveni vidēji, acīmredzot ).
Vairāk par rentabilitāti lasiet šeit.
Atšķirība starp ūdeņraža automašīnu un litija akumulatoru elektrisko automašīnu?
Automašīnas ir tieši tādas pašas, izņemot to "enerģijas bāku". Tāpēc tie ir elektriskie transportlīdzekļi, kas izmanto rotora-statora motorus (indukcijas, pastāvīgos magnētus vai pat reaktīvos).
Ja litija akumulators darbojas arī pateicoties ķīmiskai reakcijai tajā (reakcijai, kas dabiski rada elektrību: precīzāk, elektronus), no tā nekas neiznāk, notiek tikai iekšēja transformācija. Lai atgrieztos sākotnējā stāvoklī (uzlādēšana), pietiek ar strāvas pāreju (pieslēgties sektoram), un ķīmiskā reakcija atkal sāksies pretējā virzienā. Problēma ir tā, ka tas prasa laiku, pat ar kompresoriem.
Ūdeņraža dzinējam, kas ir klasisks elektromotors, kas tiek darbināts ar kurināmā elementu (t.i., ūdeņradi), akumulators ķīmiskās reakcijas laikā patērē ūdeņradi. Tas tiek iztukšots caur izplūdes cauruli, kas noņem ūdens tvaikus (ķīmiskās reakcijas rezultātā).
Tāpēc no loģiskā viedokļa ūdeņraža auto varētu pielāgot jebkuru elektromobili, pietiek litija akumulatoru nomainīt pret degvielas elementu. Tātad, jūsu izpratnē, "ūdeņraža dzinējs" pirmām kārtām jāuzskata par elektromotoru (kā tas darbojas, skatiet šeit). Viņš noteikti tuvojas viņam, nevis tāpēc, ka viņš ir uzpildīts kā veselums.
Ķīmiskā reakcija šīs tabletes pamatnē rada karstumsno elektrība (kas mums nepieciešams elektromotoram) un ūdens.
Kāpēc ne visur?
Galvenā ūdeņraža tehniskā problēma ir saistīta ar uzglabāšanas drošību. Faktiski, tāpat kā sašķidrinātā naftas gāze, šī degviela ir bīstama, jo saskarē ar gaisu kļūst viegli uzliesmojoša (un tas vēl nav viss). Tātad problēma ir ne tikai degvielas uzpildīšana automašīnā, bet arī pietiekami spēcīga tvertne, lai izturētu jebkuru negadījumu. Protams, arī papildu izmaksas ir liels šķērslis, un šķiet, ka tas ir mazāk dzīvotspējīgs nekā litija jonu akumulators, kura izmaksas strauji samazinās.
Visbeidzot, ražošanas un izplatīšanas tīkls pasaulē ir ļoti nepietiekami attīstīts, un valdības vēlas ražot ūdeņradi ar elektrolīzes palīdzību, izmantojot atjaunojamos enerģijas avotus (daudzi eksperti runā par utopisku shēmu, kas nevar tikt realizēta mūsu "pēkšņajā" realitātē).
Galu galā pastāv lielāka iespēja, ka parastā elektrība būs izvēles risinājums nākotnē, nevis ūdeņradis, ko izmantos dažādiem lietojumiem, kas pārsniedz individuālo mobilitāti.
Visi komentāri un reakcijas
Dernier publicēts komentārs:
Bernards (Datums: 2021. gads, 09:23:14)
Sveiki,
Paldies par šīm spēcīgajām un interesantajām idejām. Es pametīšu vietni ar jaunu ugunspuķi savās vecajās smadzenēs.
Es personīgi esmu pārsteigts, ka, izņemot to, ko es zinu par kodolzemūdenēm, neviens nav izstrādājis ideālu dzinēju ceļam. Tas patiešām bija tas, ko Philips prezentēja 1971. gada Briseles autoizstādē ar 200 ZS. uz diviem virzuļiem.
Philips sāka darbību 1937.-1938.gadā un atsāka 1948.gadā.
1971. gadā viņi pieprasīja vairākus simtus zirgspēku uz vienu virzuli. Kopš tā laika es neko nevaru atrast... Protams, Secret Defense.
Kā ar gāzes turbīnu dzinējiem?
Jūsu laternas var pievienot ūdeni manām domāšanas dzirnavām.
Paldies par jūsu zināšanām un popularizēšanu.
Il I. 1 reakcija uz šo komentāru:
- Admin VIETNES ADMINISTRATORS (2021-09-27 11:40:25): Tas ir ļoti jautri lasīt, paldies.
Es nezinu pietiekami daudz par šāda veida dzinēju, lai spriestu, iespējams, izmaksu, izmēra, sarežģītās apkopes, vidējās efektivitātes dēļ?
Paturot prātā, ka ir nepieciešams risinājums, kas ļauj uzsildīt gāzi, un tāpēc tā pielietojums parastajam publiskajam auto ir potenciāli bīstams (un tas laika gaitā būs nemainīgs).
Īsāk sakot, man ir aizdomas, ka jūs cerējāt uz precīzāku un pārliecinošāku atbildi... Atvainojiet.
(Jūsu ziņa būs redzama zem komentāra pēc verifikācijas)
Rakstīt komentāru
Izmantojot elektrisko formulu E, jūs atradīsiet, ka:
