Vesinikuga sõiduki (kütuseelemendi) kasutamine

 

Sakslased ja jaapanlased on pikka aega uurinud teist elektrisõidukite töö alternatiivi, vesinikulahust. Euroopa, mida Tesla peab ebastabiilseks, otsustab sellegipoolest sellele tehnoloogiale paketi panna (maailma mastaabis, mitte ainult autode edasiliikumiseks). Seega vaatame, kuidas töötab vesinikauto, mis on seega vaid elektriauto variant.

Vaata ka:

• Kas vesinikuauto on elujõuline?
• Millised on kütuseelemendi eelised ja puudused

Mitut tüüpi vesinikautod

Kui praegune tehnoloogia on mõeldud autodele, mis kasutavad elektrimootorite toiteks kütuseelemente, siis vesinikku saab kasutada ka sisepõlemismootoriga sisepõlemissõidukites. See on tõepoolest gaas, mida saab kasutada samamoodi nagu meie sõidukites juba kasutatud LPG ja CNG. Sellest mõttest aga loobuti, kolbmootor vastab tõesti rohkem ajale ...

Siin on vesiniku jõul töötav Toyota Mirai. USAs müüakse, Prantsusmaal ei ole, sest seal pole vesiniku jaotuspunkti... Olles elektriklemmidega hiljaks jäänud, oleme vesinikus juba maha jäänud!

Toimimise põhimõte

Kui peaksime süsteemi ühe lausega kokku võtma, siis ütleksin niiэто elektrimootor kellega jalutab carburant mittesaastavad (töötamisel, mitte tootmises). Selle asemel, et laadida akut pistikuga ja seega ka elektriga, täidame selle vedelikuga. Seetõttu kutsume me kütuseelemendisüsteemiks (see on

koguneda

mis töötab kütusega, mis

tarbitud

et

kaob paagist

). Tegelikult on ainus erinevus elektrimootoriga energia salvestamine, siin vedelal, mitte keemilisel kujul.

Seetõttu tuleb tähele panna, et erinevalt liitium- või isegi pliiakust aku tühjeneb (vt linke, et teada saada, kuidas need töötavad).

Protsessi kaart

Vesinik = hübriid?

Peaaegu ... Tõepoolest, neil on süstemaatiliselt täiendav liitiumaku, mille kasulikkust ma allpool selgitan. Seetõttu on võimalik töötada ainult vesinikuga, kasutades ainult tavalist akut või isegi mõlemat korraga.

Komponendid

Vesiniku paak

Meil on paak, mis suudab salvestada 5–10 kg vesinikku, teades, et iga kilogramm sisaldab 33.3 kWh energiat (võrreldes elektrisõidukitega, millel on 35–100 kWh). Paak on spetsiaalselt konstrueeritud ja vastupidav, et taluda siserõhku 350–700 baari.

Kütuseelement

Kütuseelement annab energiat auto elektrimootorile, nagu tavaline liitiumaku. Küll aga vajab see kütust, nimelt vesinikku paagist. See on valmistatud väga kallist plaatinast, kuid kõige kaasaegsemates versioonides saab see ilma selleta.

Puhver aku

Seda ei nõuta, kuid see on vesinikkütusega sõidukite standard. Tõepoolest, see toimib tagavaraaku, võimsusvõimendina (võib töötada paralleelselt kütuseelemendiga), aga ka ennekõike kineetilise energia taastamiseks aeglustamisel ja pidurdamisel.

Jõuelektroonika

Minu ülemisel diagrammil pole loetletud, jõuelektroonika juhib, katkestab ja alaldab (muundab vahelduv- ja alalisvoolu vahel) erinevaid voolusid, mis läbivad auto erinevaid komponente.

Tankimine

Kütuseelemendi töö: katalüüs

Eesmärk on eraldada vesinikust elektronid (elekter), et saata need elektrimootorisse. See kõik toimub kontrollitud elektrokeemilise reaktsiooni kaudu, mis eraldab elektronid ühelt poolt (mootori poole) ja prootonid teiselt poolt (kütuseelemendis). Kogu kohtumine lõpeb katoodil, kus reaktsioon lõpeb: lõplik "segu" annab vett, mis pumbatakse süsteemist välja (heitgaas).

Siin on katalüüsi diagramm, mis on vesinikust elektri eraldamine (pöördelektrolüüs).

Siin näeme kütuseelemendi toimimist, nimelt katalüüsi fenomeni.

Vesinik H2 (st kaks vesiniku H aatomit on kokku liimitud: divesinik) liigub vasakult paremale. Anoodile lähenedes kaotab see oma tuuma (prootoni), mis imetakse alla (oksüdatsiooninähtuse tõttu). Seejärel jätkavad elektronid oma teed paremale, et hiljem elektrimootorit kasutada.

Me omakorda paneme kõik uuesti kokku, süstides katoodi poolele O2 (õhust saadav hapnik tänu kompressorile), mis võimaldab loomulikult moodustada veemolekuli (mis katalüüsib kõik elemendid ühtseks tervikuks). molekul, mis on Hs ja Os kogum).

Keemiliste / füüsikaliste reaktsioonide kokkuvõte

ANOD : anoodil on vesinikuaatom "lõigatud" pooleks (H2 = 2e- + 2H+). Tuum (H + ioon) laskub katoodi poole, samal ajal kui elektronid (e-) jätkavad oma teed, kuna nad ei suuda läbida elektrolüüti (anoodi ja katoodi vahelist ruumi).

KATOOD: katoodil näeme vastupidiseid (erineval viisil) ioone H + ja e- elektrone. Siis piisab hapnikuaatomite sisseviimisest, et kõik need elemendid tahaksid koguneda, mis viib siis kahest vesinikuaatomist ja ühest hapnikuaatomist koosneva veemolekuli tekkimiseni. Või valem: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Saagikoristus?

Kui arvestada ainult autot ennast, nimelt paagi efektiivsust kuni rataste lõpuni (materjali ümberkujundamine / mehaaniline tugevdamine), oleme siin veidi alla 50%. Tõepoolest, aku kasutegur on umbes 50% ja elektrimootoril umbes 90%. Seetõttu on meil kõigepealt 50% filtreerimine ja seejärel 10%.

Kui võtta arvesse energiat tootva elektrijaama kasutegur, siis enne vesiniku tootmist või isegi elektri jaotamist (liitiumi puhul) on meil vesinikul 25% ja elektril 70% (umbes keskmine, ilmselt ).

Kasumlikkuse kohta loe lähemalt siit.

Mis vahe on vesinikuautol ja liitiumakuga elektriautol?

Autod on täpselt samad, välja arvatud nende "energiapaak". Seetõttu on need elektrisõidukid, mis kasutavad rootor-staatormootoreid (induktsioon-, püsimagnetid või isegi reaktiivmootorid).

Kui liitiumaku töötab ka tänu selle sees toimuvale keemilisele reaktsioonile (reaktsioon, mis loomupäraselt tekitab elektrit: täpsemalt elektrone), ei tule sealt midagi välja, toimub vaid sisemine muundumine. Algsesse olekusse naasmiseks (taaslaadimine) piisab voolu läbimisest (ühendatakse sektoriga) ja keemiline reaktsioon algab uuesti vastupidises suunas. Probleem on selles, et isegi ülelaadijate puhul võtab see aega.

Vesinikmootori puhul, mis on klassikaline elektrimootor, mis töötab kütuseelemendiga (st vesinikuga), tarbib aku keemilise reaktsiooni käigus vesinikku. See tühjendatakse heitgaasi kaudu, mis eemaldab veeauru (keemilise reaktsiooni tulemus).

Seetõttu võiksime loogilisest küljest vaadatuna kohandada vesinikuautoks iga elektriauto, piisab liitiumaku asendamisest kütuseelemendiga. Seega tuleks teie arusaama järgi "vesinikmootorit" käsitleda eelkõige elektrimootorina (vt siit, kuidas see töötab). Ta läheneb talle tingimata, mitte sellepärast, et teda kui üksust tankitakse.

Selle tableti põhjas toimuv keemiline reaktsioon tekitab soojuskohta elekter (mida me vajame elektrimootori jaoks) ja vesi.

Miks mitte igal pool?

Vesiniku peamine tehniline probleem on seotud ladustamise ohutusega. Tegelikult, nagu vedelgaas, on see kütus ohtlik, kuna muutub õhuga kokkupuutel süttivaks (ja see pole veel kõik). Seega pole probleemiks mitte ainult auto kütuse täitmine, vaid ka piisavalt tugev paak, mis peab vastu igale õnnetusele. Muidugi on lisakulu ka suur takistus ja see tundub vähem elujõuline kui liitiumioonaku, mille maksumus langeb järsult.

Lõpuks on tootmis- ja jaotusvõrk maailmas väga vähearenenud ning valitsused tahavad toota vesinikku elektrolüüsi teel, kasutades taastuvaid energiaallikaid (paljud eksperdid räägivad utoopilisest skeemist, mida meie "äkilises" reaalsuses ei saa realiseerida).

Lõppkokkuvõttes on suurem tõenäosus, et tavapärane elekter on tuleviku valiklahendus, mitte vesinik, mida kasutatakse mitmesugustes rakendustes, mis ei ole seotud individuaalse mobiilsusega.

Kõik kommentaarid ja reaktsioonid

Dernier postitatud kommentaar:

Bernard (Kuupäev: 2021, 09:23:14)

Tere,

Aitäh nende vahvate ja huvitavate ideede eest. Ma lahkun saidilt uue tulikärbesega oma vanas ajus.

Isiklikult olen üllatunud, et peale selle, mida ma tuumaallveelaevade kohta tean, pole keegi maantee jaoks ideaalset mootorit välja töötanud. See oli tõepoolest see, mille Philips 1971. aasta Brüsseli autonäitusel esitles, võimsusega 200 hj. kahel kolvil.

Philips alustas tegevust aastatel 1937-1938 ja jätkas 1948. aastal.

1971. aastal väitsid nad mitusada hobujõudu kolvi kohta. Sellest ajast peale pole ma midagi leidnud... Muidugi, Secret Defense.

Aga gaasiturbiinmootorid?

Teie laternad võivad minu mõtlemisveskile vett lisada.

Täname teid teadmiste ja populariseerimise eest.

Il I. 1 reaktsioon sellele kommentaarile:

• administraator SAIDI HALDJA (2021-09-27 11:40:25): Seda on väga lõbus lugeda, aitäh.

  Ma ei tea seda tüüpi mootorite kohta piisavalt, et hinnata, ilmselt hinna, suuruse, raske hoolduse, keskmise kasuteguri tõttu?

  Pidades silmas, et gaasi soojendamist võimaldav lahendus on vajalik ja seetõttu on selle kasutamine tavalisel avalikul autol potentsiaalselt ohtlik (ja see jääb aja jooksul muutumatuks).

  Ühesõnaga, ma kahtlustan, et sa lootsid täpsemat ja enesekindlamat vastust... Vabandust.

(Teie postitus on pärast kinnitamist kommentaari all nähtav)

Kirjuta kommentaar

Elektrilise valemi E abil leiate, et: