Kurināmā elementi vieglajās automašīnās jau ir rentabli?
saturs
Vēl nesen degvielas šūnu tehnoloģija bija pieejama tikai nekomerciāliem lietojumiem. To izmantoja, piemēram, lidojumos kosmosā, un milzīgās izmaksas par 1 kW enerģijas ražošanu praktiski izslēdza tās izmantošanu plašākā mērogā. Tomēr Viljama Grova izstrādātais izgudrojums galu galā atrada plašu pielietojumu. Izlasi par ūdeņraža šūnām un uzzini, vai vari atļauties auto ar šādu jaudas bloku!
Kas ir degvielas šūna?
Tas ir divu elektrodu komplekts (negatīvs anods un pozitīvs katods), kas atdalīti ar polimēra membrānu. Šūnām jārada elektrība no tām piegādātās degvielas. Svarīgi atzīmēt, ka atšķirībā no tradicionālajiem akumulatoru elementiem tiem nav iepriekš jāpiegādā elektrība, kā arī pašam degvielas elementam nav nepieciešama uzlāde. Lieta ir apgādāt to ar degvielu, kas apspriežamajās ierīcēs sastāv no ūdeņraža un skābekļa.
Kurināmā elementi — sistēmas projektēšana
Degvielas šūnu transportlīdzekļiem ir nepieciešamas ūdeņraža tvertnes. Tieši no tiem šis elements nonāk elektrodos, kur tiek ģenerēta elektrība. Sistēma parasti ir aprīkota arī ar centrālo bloku ar pārveidotāju. Tas pārvērš līdzstrāvu maiņstrāvā, ko var izmantot elektromotora darbināšanai. Tieši viņš ir automašīnas sirds, kas smeļas spēku no pašreizējām vienībām.
Degvielas šūnas un darbības princips
Lai kurināmā šūna ražotu elektrību, ir nepieciešama ķīmiska reakcija. Lai to izdarītu, elektrodiem tiek piegādātas ūdeņraža un skābekļa molekulas no atmosfēras. Ūdeņradis, kas tiek izvadīts uz anodu, ir elektronu un protonu radīšanas cēlonis. Skābeklis no atmosfēras nonāk katodā un reaģē ar elektroniem. Daļēji caurlaidīgā polimēra membrāna piegādā katodam pozitīvus ūdeņraža protonus. Tur tie savienojas ar oksīdu anjoniem, kā rezultātā veidojas ūdens. No otras puses, anodā esošie elektroni iziet cauri elektriskajai ķēdei, lai ražotu elektroenerģiju.
Degvielas šūna - pielietojums
Ārpus autobūves nozares kurināmā elementiem ir daudz pielietojumu. To var izmantot kā elektroenerģijas avotu vietās, kur nav brīvas piekļuves elektrotīklam. Turklāt šāda veida šūnas labi darbojas zemūdenēs vai kosmosa stacijās, kur nav pieejams atmosfēras gaiss. Turklāt kurināmā elementi darbina mobilos robotus, sadzīves tehniku un avārijas energosistēmas.
Kurināmā elementi - tehnoloģiju priekšrocības un trūkumi
Kādas ir degvielas šūnas priekšrocības? Tas nodrošina tīru enerģiju bez negatīvas ietekmes uz vidi. Reakcijā rodas elektrība un ūdens (parasti tvaika veidā). Turklāt ārkārtas situācijās, piemēram, sprādziena laikā vai atverot cisternu, ūdeņradis savas mazās masas dēļ izplūst vertikāli un sadeg šaurā uguns stabā. Degvielas šūna izceļas arī efektivitātes ziņā, jo tā sasniedz rezultātus 40-60% diapazonā. Tas ir sadegšanas kamerām nesasniedzams līmenis, un atcerēsimies, ka šos parametrus vēl var uzlabot.
Ūdeņraža elements un tā trūkumi
Tagad daži vārdi par šī risinājuma trūkumiem. Ūdeņradis ir visizplatītākais elements uz Zemes, taču tas ļoti viegli veido savienojumus ar citiem elementiem. To nav viegli iegūt tīrā veidā, un tam ir nepieciešams īpašs tehnoloģiskais process. Un šis (vismaz pagaidām) ir ļoti dārgs. Runājot par ūdeņraža kurināmā elementu, cena diemžēl nav iepriecinoša. 1 kilometru var nobraukt pat 5-6 reizes vairāk nekā elektromotora gadījumā. Otra problēma ir infrastruktūras trūkums ūdeņraža uzpildei.
Degvielas šūnu transportlīdzekļi - piemēri
Runājot par automašīnām, šeit ir daži modeļi, kas veiksmīgi darbojas ar degvielas elementiem. Viens no populārākajiem degvielas šūnu transportlīdzekļiem ir Toyota Mirai. Šī ir iekārta ar tvertnēm, kuru tilpums pārsniedz 140 litrus. Tas ir aprīkots ar papildu akumulatoriem enerģijas uzkrāšanai nesteidzīgas braukšanas laikā. Ražotājs apgalvo, ka šis Toyota modelis ar vienu degvielas uzpildes staciju var nobraukt 700 kilometrus. Mirai jauda ir 182 ZS.
Citi kurināmā elementu transportlīdzekļi, kas nepieciešami elektroenerģijas ražošanai, ir:
- Lexus LF-FC;
- Honda FCX Clarity;
- Nissan X-Trail FCV (degvielas šūnu transportlīdzeklis);
- Toyota FCHV (degvielas šūnu hibrīda transportlīdzeklis);
- degvielas šūna Hyundai ix35;
- Degvielas šūnu elektriskais autobuss Ursus City Smile.
Vai ūdeņraža šūnai ir iespēja sevi pierādīt autobūves nozarē? Tehnoloģija elektroenerģijas ražošanai no kurināmā elementiem nav jauna. Taču to ir grūti popularizēt vieglo automobiļu vidū bez lēta tehnoloģiskā procesa tīra ūdeņraža iegūšanai. Pat ja degvielas elementu transportlīdzekļi tiek pārdoti plašai sabiedrībai, tie joprojām var atpalikt no izmaksu efektivitātes vidusmēra autovadītājam. Tāpēc tradicionālie elektriskie transportlīdzekļi joprojām šķiet visinteresantākais risinājums.
