Kuendesha gari la hidrojeni (seli ya mafuta)

 

Mwingine mbadala kwa ajili ya uendeshaji wa magari ya umeme, ufumbuzi wa hidrojeni, umejifunza kwa muda mrefu na Wajerumani na Kijapani. Ulaya, ambayo Tesla anaona kuwa haina utulivu, hata hivyo anaamua kuweka kifurushi kwenye teknolojia hii (ulimwenguni kote, si kwa madhumuni ya pekee ya kuendesha magari). Basi hebu tuangalie jinsi gari la hidrojeni inavyofanya kazi, ambayo kwa hiyo ni tofauti tu ya gari la umeme.

Tazama pia:

• Je, gari la hidrojeni linaweza kutumika?
• Je, ni faida na hasara gani za kiini cha mafuta

Aina kadhaa za magari ya hidrojeni

Ingawa teknolojia ya sasa ni ya magari yanayotumia seli za mafuta ili kuwasha injini zao za umeme, hidrojeni pia inaweza kutumika katika kurudisha nyuma magari yanayowaka ndani. Hakika ni gesi ambayo inaweza kutumika kwa njia sawa na LPG na CNG ambayo tayari inatumika kwenye magari yetu. Walakini, wazo hili liliachwa, injini ya bastola inaendana zaidi na wakati ...

Hapa kuna Toyota Mirai inayotumia haidrojeni. Inauzwa Marekani, haipo Ufaransa, kwa sababu hakuna sehemu ya usambazaji wa hidrojeni ... Baada ya kuchelewa na vituo vya umeme, tayari tuko nyuma katika hidrojeni!

Kanuni ya utendaji

Ikiwa tulilazimika kufupisha mfumo katika sentensi moja, ningesema hivyohii motor umeme anayetembea naye Carburant yasiyo ya kuchafua (katika uendeshaji, si katika uzalishaji). Badala ya malipo ya betri na kuziba na kwa hiyo umeme, tunaijaza kwa kioevu. Hii ndio sababu tunaita mfumo wa seli ya mafuta (ni

kujilimbikiza

ambayo inafanya kazi na mafuta hayo

zinazotumiwa

et

hupotea kutoka kwenye tangi

) Kwa kweli, tofauti pekee na motor umeme ni uhifadhi wa nishati, hapa katika kioevu, si fomu ya kemikali.

Kwa hiyo, ni lazima ieleweke kwamba betri inatoka, tofauti na lithiamu au hata betri ya asidi ya risasi (angalia viungo ili kujua jinsi inavyofanya kazi).

Ramani ya mchakato

Haidrojeni = mseto?

Karibu ... Hakika, kwa utaratibu wana betri ya ziada ya lithiamu, manufaa ambayo nitaelezea hapa chini. Kwa hiyo, inawezekana kufanya kazi tu kwenye hidrojeni, tu kwa kutumia betri ya kawaida, au hata wote wawili kwa wakati mmoja.

Vipengele

Tangi ya hidrojeni

Tuna tank ambayo inaweza kuhifadhi kilo 5 hadi 10 za hidrojeni, tukijua kwamba kila kilo ina 33.3 kWh ya nishati (ikilinganishwa na magari ya umeme, ambayo yana 35 hadi 100 kWh). Tangi imeundwa maalum na imara kuhimili shinikizo la ndani la 350 hadi 700 bar.

Kiini cha mafuta

Seli ya mafuta itatoa nguvu kwa injini ya umeme ya gari, kama vile betri ya kawaida ya lithiamu. Hata hivyo, inahitaji mafuta, yaani hidrojeni kutoka kwenye tangi. Inafanywa kwa platinamu ya gharama kubwa sana, lakini katika matoleo ya kisasa zaidi hufanya bila hiyo.

Bafa betri

Hii haihitajiki, lakini ni kiwango cha magari ya hidrojeni. Hakika, hutumika kama betri ya chelezo, amplifier ya nguvu (inaweza kufanya kazi sambamba na seli ya mafuta), lakini pia na zaidi ya yote, hutumikia kurejesha nishati ya kinetic wakati wa kupungua na kuvunja.

Elektroniki za nguvu

Haijaorodheshwa kwenye mchoro wangu wa juu, vidhibiti vya umeme vya umeme, hukatiza na kurekebisha (kubadilisha kati ya mikondo ya AC na DC) mikondo mbalimbali inayopita kupitia vipengele mbalimbali vya gari.

Kuongeza mafuta

Uendeshaji wa seli za mafuta: catalysis

Lengo ni kutoa elektroni (umeme) kutoka kwa hidrojeni ili kuzituma kwa motor ya umeme. Haya yote yanafanywa kupitia mmenyuko wa kielektroniki unaodhibitiwa ambao hutenganisha elektroni upande mmoja (kuelekea injini) na protoni kwa upande mwingine (kwenye seli ya mafuta). Mkutano wote unaisha kwenye cathode, ambapo majibu huisha: "mchanganyiko" wa mwisho hutoa maji, ambayo hupigwa nje ya mfumo (kutolea nje).

Hapa kuna mchoro wa catalysis, ambayo ni uchimbaji wa umeme kutoka kwa hidrojeni (reverse electrolysis).

Hapa tunaona utendaji kazi wa seli ya mafuta, yaani jambo la catalysis.

Hidrojeni H2 (yaani atomi mbili za hidrojeni H zilizounganishwa pamoja: dihydrogen) huenda kutoka kushoto kwenda kulia. Inapokaribia anode, hupoteza kiini chake (protoni), ambacho kitanyonywa (kutokana na jambo la oxidation). Kisha elektroni zitaendelea kuelekea kulia ili kutumia motor ya umeme.

Kwa upande wake, tunakusanya kila kitu kwa kuingiza O2 (oksijeni kutoka kwa hewa shukrani kwa compressor) kwenye upande wa cathode, ambayo kwa kawaida itaruhusu uundaji wa molekuli ya maji (ambayo itachochea vipengele vyote kwa ujumla). molekuli ambayo ni mkusanyiko wa Hs na Os).

Muhtasari wa athari za kemikali / kimwili

ANOD : kwenye anode, atomi ya hidrojeni "imekatwa" katikati (H2 = 2e- + 2H+) Nucleus (H + ion) inashuka kuelekea cathode, wakati elektroni (e-) zinaendelea njia yao kutokana na kutokuwa na uwezo wa kupitia electrolyte (nafasi kati ya anode na cathode).

CATHODE: kwenye cathode tunaona reverse (kwa njia tofauti) ions H + na e- elektroni. Kisha inatosha kuanzisha atomi za oksijeni ili vipengele hivi vyote vinataka kukusanya, ambayo husababisha kuundwa kwa molekuli ya maji yenye atomi mbili za hidrojeni na atomi moja ya oksijeni. Au formula: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Mavuno?

Ikiwa tunazingatia tu gari yenyewe, yaani ufanisi wa tank hadi mwisho wa magurudumu (mabadiliko ya nyenzo / uimarishaji wa mitambo), tuko hapa chini kidogo ya 50%. Hakika, betri ina ufanisi wa karibu 50%, na motor ya umeme - karibu 90%. Kwa hiyo, sisi kwanza tuna 50% ya kuchuja, na kisha 10%.

Ikiwa tunazingatia ufanisi wa mmea wa nguvu unaozalisha nishati, basi kabla ya uzalishaji wa hidrojeni au hata usambazaji wa umeme (katika kesi ya lithiamu) tuna 25% kwa hidrojeni na 70% kwa umeme (takriban wastani, ni wazi. )

Soma zaidi kuhusu faida hapa.

Tofauti kati ya gari la hidrojeni na gari la umeme la betri ya lithiamu?

Magari ni sawa kabisa, isipokuwa "tank ya nishati" yao. Kwa hiyo, haya ni magari ya umeme ambayo hutumia motors rotor-stator (induction, sumaku za kudumu, au hata tendaji).

Ikiwa betri ya lithiamu pia inafanya kazi kwa shukrani kwa mmenyuko wa kemikali ndani yake (mmenyuko ambayo kwa kawaida hutoa umeme: kwa usahihi zaidi, elektroni), hakuna kitu kinachotoka ndani yake, kuna mabadiliko ya ndani tu. Ili kurudi kwenye hali yake ya awali (recharging), inatosha kupitisha sasa (kuunganisha kwenye sekta) na mmenyuko wa kemikali utaanza tena kinyume chake. Tatizo ni kwamba inachukua muda, hata kwa superchargers.

Kwa injini ya hidrojeni, ambayo ni motor ya kawaida ya umeme ambayo hutumiwa na seli ya mafuta (yaani hidrojeni), betri hutumia hidrojeni wakati wa mmenyuko wa kemikali. Inatolewa kwa njia ya kutolea nje ambayo huondoa mvuke wa maji (matokeo ya mmenyuko wa kemikali).

Kwa hiyo, kutokana na mtazamo wa kimantiki, tunaweza kukabiliana na gari lolote la umeme kwa gari la hidrojeni, inatosha kuchukua nafasi ya betri ya lithiamu na kiini cha mafuta. Kwa hivyo, kwa ufahamu wako, "injini ya hidrojeni" inapaswa kuzingatiwa kimsingi kama gari la umeme (tazama jinsi inavyofanya kazi hapa). Yeye ni lazima kumkaribia, si kwa sababu yeye ni fueled kama chombo.

Mmenyuko wa kemikali kwenye msingi wa kibao hiki hutoa jotoya umeme (kile tunachohitaji kwa motor ya umeme) na maji.

Kwa nini si kila mahali?

Tatizo kuu la kiufundi na hidrojeni linahusiana na usalama wa kuhifadhi. Kwa kweli, kama LPG, mafuta haya ni hatari kwa sababu huwaka inapogusana na hewa (na si hivyo tu). Kwa hiyo tatizo sio tu kuongeza mafuta ya gari, lakini pia kuwa na tank yenye nguvu ya kutosha kuhimili ajali yoyote. Bila shaka, gharama ya ziada pia ni drag kubwa, na inaonekana chini ya faida kuliko betri ya lithiamu-ioni, ambayo inashuka kwa gharama.

Hatimaye, mtandao wa uzalishaji na usambazaji duniani haujaendelezwa sana, na serikali zinataka kuzalisha hidrojeni kwa electrolysis kwa kutumia vyanzo vya nishati mbadala (wataalam wengi wanazungumzia mpango wa utopian ambao hauwezi kutekelezwa katika ukweli wetu "ghafla").

Hatimaye, kuna nafasi nzuri zaidi kwamba umeme wa kawaida utakuwa suluhisho la chaguo kwa siku zijazo, badala ya hidrojeni, ambayo itatumika kwa aina mbalimbali za maombi zaidi ya uhamaji wa mtu binafsi.

Maoni na athari zote

mwisho maoni yaliyowekwa:

Bernard (Tarehe: 2021 09:23:14)

Halo,

Asante kwa mawazo haya yenye nguvu na ya kuvutia. Nitaondoka kwenye tovuti nikiwa na kimulimuli mpya kwenye ubongo wangu wa zamani.

Binafsi, nashangaa kwamba, mbali na kile ninachojua kuhusu manowari za nyuklia, hakuna mtu aliyetengeneza injini kamili ya barabara. Ilikuwa ni ile ambayo Philips ilizinduliwa kwenye Maonyesho ya Magari ya Brussels ya 1971, yenye 200 hp. kwenye pistoni mbili.

Philips ilianza shughuli mnamo 1937-1938 na ilianza tena mnamo 1948.

Mnamo 1971, walidai nguvu za farasi mia kadhaa kwa pistoni. Tangu wakati huo siwezi kupata chochote ... Bila shaka, Ulinzi wa Siri.

Vipi kuhusu injini za turbine za gesi?

Taa zako zinaweza kuongeza maji kwenye kinu changu cha kufikiria.

Asante kwa maarifa na umaarufu wako.

Il J. 1 majibu (maoni) kwa maoni haya:

• Usimamizi Wasimamizi wa tovuti (2021-09-27 11:40:25): Inafurahisha sana kusoma, asante.

  Sijui kutosha kuhusu aina hii ya injini kuhukumu, labda kwa sababu ya gharama, ukubwa, matengenezo magumu, ufanisi wa wastani?

  Kwa kuzingatia kwamba ni muhimu kuwa na suluhisho ambayo inaruhusu gesi kuwashwa, na kwa hiyo maombi yake kwenye gari la kawaida la umma ni uwezekano wa hatari (na kwamba itakuwa mara kwa mara kwa muda).

  Kwa kifupi, ninashuku kuwa ulitarajia jibu sahihi na la uhakika zaidi ... Pole.

(Chapisho lako litaonekana chini ya maoni baada ya uthibitishaji)

Andika maoni

Kwa kutumia formula ya umeme E, utapata kwamba: