Ẹrọ hydrogen. Bii o ṣe n ṣiṣẹ ati awọn alailanfani

Awọn ẹrọ ijona inu ko han bi awọn irin-ajo lọtọ agbara bosipo. Kàkà bẹẹ, ọkọ ayọkẹlẹ alailẹgbẹ wa bi abajade isọdọtun ati ilọsiwaju ti awọn ẹrọ ina. Ka nipa bii ẹyọ, eyiti a lo lati rii labẹ iho ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ, farahan diẹdiẹ. ni lọtọ nkan.

Sibẹsibẹ, nigbati ọkọ ayọkẹlẹ akọkọ ti o ni ipese pẹlu ẹrọ ijona inu ti farahan, eniyan gba ọkọ ayọkẹlẹ ti ara ẹni ti ko nilo ifunni nigbagbogbo, bi ẹṣin. Ọpọlọpọ awọn ohun ti yipada ninu awọn ọkọ ayọkẹlẹ lati ọdun 1885, ṣugbọn apadabọ kan ko wa ni iyipada. Lakoko ijona ti epo petirolu (tabi epo miiran) ati afẹfẹ, ọpọlọpọ awọn nkan ti o ni ipalara ni a tu silẹ ti o ba ayika jẹ.

Ti ṣaaju iṣaaju awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti ara ẹni, awọn ayaworan ile ti awọn orilẹ-ede Yuroopu bẹru pe awọn ilu nla yoo rì sinu igbẹ ẹṣin, loni awọn olugbe ti awọn megacities nmi afẹfẹ ẹlẹgbin.

Tii awọn iṣedede ayika mu fun gbigbe ọkọ n fi ipa mu awọn oluṣeja ọkọ lati dagbasoke agbara agbara ti n mọ. Nitorinaa, ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ ni o nifẹ si imọ-ẹrọ ti a ṣẹda tẹlẹ ti Anjos Jedlik - kẹkẹ ti ara ẹni lori isunki ina, eyiti o han pada ni 1828. Ati pe loni imọ-ẹrọ yii ti di iduroṣinṣin ni agbaye ti ọkọ ayọkẹlẹ ti iwọ kii yoo ṣe iyalẹnu ẹnikẹni pẹlu ọkọ ayọkẹlẹ ina tabi arabara kan.

Ṣugbọn ohun ti o n gba iwuri gaan ni awọn ile-iṣẹ agbara, itusilẹ kan ti eyiti o jẹ omi mimu. O jẹ ẹrọ hydrogen.

Kini ẹrọ inira?

Eyi jẹ iru ẹrọ ti o nlo hydrogen bi epo. Lilo eroja kemikali yii yoo dinku idinku awọn orisun hydrocarbon. Idi keji fun iwulo ni iru awọn fifi sori ẹrọ ni idinku ti idoti ayika.

O da lori iru ọkọ ayọkẹlẹ yoo ṣee lo ninu gbigbe, iṣẹ rẹ yoo yato si ẹrọ ijona ti inu inu Ayebaye tabi jẹ aami kanna.

Itan kukuru

Awọn eefin ijona inu Hydrogen farahan ni akoko kanna nigbati o dagbasoke ati imudarasi ilana ICE. Onimọ-ẹrọ Faranse ati onihumọ ṣe apẹrẹ ẹya tirẹ ti ẹrọ ijona inu. Epo ti o lo ninu idagbasoke rẹ jẹ hydrogen, eyiti o han bi abajade elektrolysis ti H₂A. Ni ọdun 1807, ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen akọkọ farahan.

Isaac De Rivaz ni ọdun 1807 fi iwe-itọsi kan silẹ fun idagbasoke tirakito kan fun ohun elo ologun. bi ọkan ninu awọn ẹya agbara, o daba nipa lilo hydrogen.

Ẹrọ agbara jẹ pisitini, ati iginisonu ninu rẹ waye nitori iṣelọpọ ti sipaki kan ninu silinda naa. Otitọ, ẹda akọkọ ti onihumọ nilo iran ọwọ ina. Lẹhin ọdun meji kan, o pari iṣẹ rẹ, ati ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen akọkọ ti ara ẹni ni a bi.

Sibẹsibẹ, ni akoko yẹn, a ko fun idagbasoke ni pataki, nitori gaasi ko rọrun lati gba ati tọju bi epo petirolu. A lo awọn ọkọ ayọkẹlẹ Hydrogen ni Leningrad lakoko idena lati idaji keji ti 1941. Botilẹjẹpe, a gbọdọ gba pe iwọnyi kii ṣe awọn ẹya hydrogen nikan. Iwọnyi jẹ awọn ọkọ ayọkẹlẹ ijona ti GAZ lasan, nikan ko si idana fun wọn, ṣugbọn ọpọlọpọ gaasi wa ni akoko yẹn, nitori wọn ti fa awọn fọndugbẹ naa.

Ni idaji akọkọ ti awọn 80s, ọpọlọpọ awọn orilẹ-ede, kii ṣe ara ilu Yuroopu nikan, ṣugbọn Amẹrika, Russia ati Japan tun ṣe, lati ṣe idanwo pẹlu iru fifi sori ẹrọ yii. Nitorinaa, ni ọdun 1982, pẹlu iṣẹ apapọ ti ọgbin Kvant ati ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ RAF, ọkọ ayọkẹlẹ apapọ kan han, eyiti o ṣiṣẹ lori adalu hydrogen ati afẹfẹ, ati pe batiri 5 kW / h ni a lo bi orisun agbara.

Lati igbanna, awọn igbiyanju ti wa nipasẹ awọn orilẹ-ede oriṣiriṣi lati ṣafihan awọn ọkọ “alawọ ewe” sinu awọn laini awoṣe wọn, ṣugbọn ni ọpọlọpọ awọn ọran iru awọn ọkọ ayọkẹlẹ boya wa ninu ẹka apẹrẹ tabi ni ẹda to lopin pupọ.

Bawo ni o ṣe n ṣiṣẹ

Niwon loni ọpọlọpọ awọn ọkọ ayọkẹlẹ ṣiṣe ti ẹka yii, ninu ọran kọọkan ọkọ ọgbin hydrogen yoo ṣiṣẹ ni ibamu si ilana tirẹ. Wo bi iyipada kan ṣe n ṣiṣẹ ti o le rọpo ẹrọ ijona ti inu inu Ayebaye.

Ninu iru ọkọ ayọkẹlẹ bẹ, awọn sẹẹli epo yoo ṣee lo dajudaju. Wọn jẹ iru awọn monomono ti o muu ifaseyin elektrokemi kan ṣiṣẹ. Ninu ẹrọ, hydrogen ti ni eefun, ati awọn abajade ifa esi ninu itusilẹ ti ina, oru omi ati nitrogen. Erogba dioxide ko jade ni iru fifi sori ẹrọ.

Ọkọ ti o da lori iru ẹrọ kanna jẹ ọkọ ina kanna, batiri ti o wa ninu rẹ kere pupọ. Sẹẹli epo ti n ṣe agbara to lati ṣiṣẹ gbogbo awọn ọna ọkọ. Ikilọ nikan ni pe lati ibẹrẹ ilana si iran ti agbara, o le to to iṣẹju 2. Ṣugbọn iṣelọpọ ti o pọ julọ ti fifi sori ẹrọ bẹrẹ lẹhin ti eto naa gbona, eyiti o gba lati mẹẹdogun wakati kan si awọn iṣẹju 60.

Nitorina ki ile-iṣẹ agbara ko ṣiṣẹ ni asan, ati pe ko ṣe pataki lati ṣeto gbigbe fun irin-ajo ni ilosiwaju, a fi batiri ti o wọpọ sii ninu rẹ. Lakoko ti o n ṣe awakọ, o ti ṣaja nitori imularada, ati pe o nilo ni iyasọtọ fun bẹrẹ ọkọ ayọkẹlẹ kan.

Iru ọkọ ayọkẹlẹ bẹẹ ni ipese pẹlu silinda ti awọn iwọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi, eyiti o fa fifa hydrogen sinu. Da lori ipo awakọ, iwọn ọkọ ayọkẹlẹ ati agbara ti itanna fifi sori ẹrọ, kilogram gaasi kan le to fun awọn ibuso kilomita 100 ti irin-ajo.

Awọn oriṣi eefun hydrogen

Botilẹjẹpe awọn iyipada pupọ wa ti awọn eroja hydrogen, gbogbo wọn ṣubu si awọn oriṣi meji:

• Iru iru pẹlu sẹẹli epo;
• Atunṣe ẹrọ ijona inu, ti a ṣe adaṣe lati ṣiṣẹ lori hydrogen.

Jẹ ki a ṣe akiyesi iru kọọkan lọtọ: kini awọn ẹya wọn.

Awọn ohun ọgbin agbara ti o da lori awọn sẹẹli epo hydrogen

Sẹẹli epo wa ni ipilẹ ilana ti batiri kan, ninu eyiti ilana ilana itanna kan waye. Iyato ti o wa laarin afọwọṣe hydrogen ni ṣiṣe rẹ ti o ga julọ (ni awọn igba miiran, diẹ sii ju 45 ogorun).

Sẹẹli epo jẹ iyẹwu kan ninu eyiti a gbe awọn eroja meji sii: cathode ati anode. Awọn amọna mejeeji jẹ Pilatnomu (tabi palladium) ti a bo. A awo ti wa ni be laarin wọn. O pin iho si awọn iyẹwu meji. A pese atẹgun si iho pẹlu cathode, ati pe a pese hydrogen si ekeji.

Gẹgẹbi abajade, iṣesi kemikali kan waye, abajade eyiti o jẹ idapọ atẹgun ati awọn ohun elo hydrogen pẹlu itusilẹ itanna. Ipa ẹgbẹ kan ti ilana jẹ omi ati nitrogen ti a tu silẹ. Awọn amọna alagbeka sẹẹli epo ni asopọ si iyika itanna ọkọ ayọkẹlẹ, pẹlu ọkọ ina.

Hydrogen awọn ẹrọ ijona inu

Ni ọran yii, botilẹjẹpe a pe ẹrọ naa ni hydrogen, o ni ọna kanna bi ICE ti aṣa. Iyato ti o wa ni pe kii ṣe epo tabi epo ti o jo, ṣugbọn hydrogen. Ti o ba kun silinda pẹlu hydrogen, lẹhinna iṣoro kan wa - gaasi yii yoo dinku iṣẹ ṣiṣe ti ẹya aṣa nipasẹ iwọn 60 ogorun.

Eyi ni awọn iṣoro miiran diẹ pẹlu yi pada si hydrogen laisi igbesoke ẹrọ naa:

• Nigbati HTS ba jẹ fisinuirindigbindigbin, gaasi yoo wọ inu iṣesi kemikali pẹlu irin lati eyiti a ti ṣe iyẹwu ijona ati pisitini, ati igbagbogbo eyi tun le ṣẹlẹ pẹlu epo ẹrọ. Nitori eyi, a ṣe akopọ ẹda miiran ni iyẹwu ijona, eyiti ko ṣe iyatọ nipasẹ agbara pataki fun ijona didara-giga;
• Awọn aafo ninu iyẹwu ijona gbọdọ jẹ pipe. Ti ibikan eto idana ba ni jijo ti o kere ju, gaasi naa yoo ni rọọrun tan lori ibasọrọ pẹlu awọn ohun gbigbona.

Motor fun wípé Honda wípé

Fun awọn idi wọnyi, o wulo diẹ sii lati lo hydrogen bi epo ni awọn ẹrọ iyipo (kini ẹya wọn, ka nibi). Gbigba ati awọn eefi ti iru awọn iru bẹẹ wa ni lọtọ si ara wọn, nitorinaa gaasi ti o wa ni ẹnu-ọna ko gbona. Jẹ pe bi o ṣe le ṣe, lakoko ti a ti sọ awọn ẹrọ naa di ti ara ilu lati yago fun awọn iṣoro ti lilo idana ti o din owo ati diẹ ẹ sii ti ayika.

Igba melo ni igbesi aye awọn sẹẹli epo?

Ni gbogbo agbaye loni, iru awọn ọkọ ayọkẹlẹ ṣọwọn pupọ, ati pe wọn ko iti wa ninu jara, o nira lati sọ iru orisun wo ni orisun agbara ti o ni. Awọn oniṣọnà ko ni iriri ninu ọran yii sibẹsibẹ.

Ohun kan ṣoṣo ti a le sọ ni pe ni ibamu si awọn aṣoju Toyota, sẹẹli idana ti ọkọ ayọkẹlẹ iṣelọpọ wọn Mirai ni agbara lati ṣe agbekalẹ agbara lainidi titi di 250 ẹgbẹrun ibuso. Lẹhin iṣẹlẹ pataki yii, o nilo lati ṣe atẹle ipa ti ẹrọ naa. Ti iṣẹ rẹ ba ti ṣe akiyesi dinku, sẹẹli epo ti yipada ni ile -iṣẹ iṣẹ ti a fun ni aṣẹ. Otitọ, ọkan yẹ ki o nireti pe ile -iṣẹ yoo gba iye to peye fun ilana yii.

Awọn ile-iṣẹ wo ni n ṣe tẹlẹ tabi yoo ṣe awọn ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen?

Ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ ni o ṣiṣẹ ni idagbasoke ti ẹya agbara agbara ọrẹ. Eyi ni awọn burandi adaṣe, ni ọfiisi apẹrẹ eyiti eyiti awọn aṣayan ṣiṣiṣẹ tẹlẹ wa, ṣetan lati lọ sinu jara:

• Mercedes-Benz jẹ adakoja GLC F-Cell, ibẹrẹ ti awọn tita eyiti a kede ni ọdun 2018, ṣugbọn titi di isisiyi awọn ile-iṣẹ diẹ ati awọn ile-iṣẹ ti Germany ti gba. Afọwọkọ atẹgun atẹgun hydrogen, GenH2, ti ṣafihan laipẹ;
• Hyundai - Afọwọkọ Nexo ti a ṣe ni ọdun meji sẹhin;
• BMW jẹ apẹrẹ ti hydrogen Hydrogen 7, eyiti a ti tu silẹ lati laini apejọ. Apa ti awọn adakọ 100 wa ni ipele adanwo, ṣugbọn eyi jẹ ohunkan tẹlẹ.

Lara awọn ọkọ ayọkẹlẹ ọja ti o le ra ni Amẹrika ati Yuroopu ni awọn awoṣe Mirai ati Clarity lati Toyota ati Honda, lẹsẹsẹ. Fun awọn ile-iṣẹ miiran, idagbasoke yii tun jẹ boya ni ẹya iyaworan, tabi bi apẹrẹ ti kii ṣiṣẹ.

toyota mirai

Honda wípé

Elo ni owo ọkọ ayọkẹlẹ ti o ni agbara hydrogen?

Iye owo ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen jẹ deede. Idi fun eyi ni awọn irin iyebiye ti o jẹ apakan ti awọn amọna ti awọn sẹẹli epo (palladium tabi Pilatnomu). Pẹlupẹlu, ọkọ ayọkẹlẹ ti ode oni ni ipese pẹlu ọpọlọpọ awọn eto aabo ati diduro iṣẹ ti awọn eroja itanna, eyiti o tun nilo awọn orisun ohun elo.

Botilẹjẹpe itọju iru ọkọ ayọkẹlẹ kan (titi ti a fi rọpo awọn sẹẹli epo) ko gbowolori pupọ ju ọkọ ayọkẹlẹ lasan ti awọn iran tuntun lọ. Awọn orilẹ-ede wa ti o ṣe onigbọwọ iṣelọpọ hydrogen, ṣugbọn paapaa mu eyi sinu akọọlẹ, iwọ yoo ni lati san apapọ ti dọla 11 ati idaji fun kilogram gaasi. Da lori iru ẹrọ naa, eyi le to fun ijinna to to ọgọrun kilomita.

Kini idi ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen dara ju awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina lọ?

Ti o ba mu ọgbin hydrogen pẹlu awọn sẹẹli epo, lẹhinna iru ọkọ ayọkẹlẹ yoo jẹ aami kanna si ọkọ ayọkẹlẹ ina ti a lo lati rii ni awọn ọna. Iyato ti o wa nikan ni pe a gba agbara ọkọ ayọkẹlẹ ina lati nẹtiwọọki tabi lati ọdọ ebute ni ibudo gaasi kan. Gbigbe hydrogen funrararẹ n ṣe ina fun ara rẹ.

Bi o ṣe jẹ idiyele iru awọn ọkọ ayọkẹlẹ bẹẹ, wọn jẹ diẹ gbowolori. Fun apẹẹrẹ, ipilẹ awọn awoṣe Tesla yoo jẹ idiyele lati $ 45 ẹgbẹrun. Awọn analogues hydrogen lati Japan ni a le ra fun 57 ẹgbẹrun cu. Awọn Bavarians, ni ida keji, ta awọn ọkọ ayọkẹlẹ wọn lori epo “alawọ ewe” ni idiyele ti 50 ẹgbẹrun dọla.

Ṣiyesi ilowo, o rọrun lati kun ọkọ ayọkẹlẹ pẹlu gaasi (yoo gba to iṣẹju marun) ju lati duro de idaji wakati kan (pẹlu gbigba agbara yara, eyiti ko gba laaye fun gbogbo awọn oriṣi awọn batiri) ni aaye paati. Eyi ni afikun awọn ohun ọgbin hydrogen.

Afikun miiran - awọn sẹẹli epo ko nilo itọju ni pataki, ati igbesi aye iṣẹ wọn tobi pupọ. Bi fun awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina, batiri nla wọn yoo nilo rirọpo ni iwọn ọdun marun nitori otitọ pe o ni ọpọlọpọ awọn iyipo gbigba agbara silẹ. Ni awọn igba otutu, batiri ninu awọn ọkọ ina ti gba agbara ni iyara pupọ ju igba ooru lọ. Ṣugbọn nkan ti o wa lori ifaseyin ifoyina hydrogen ko jiya lati eyi o ṣe iduroṣinṣin fun ina.

Kini awọn asesewa fun awọn ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen ati nigbawo ni wọn yoo rii loju ọna?

Ni Yuroopu ati Amẹrika, ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen le ti rii tẹlẹ. Sibẹsibẹ, wọn tun wa ninu ẹka iwariiri. Ati loni awọn ireti diẹ wa.

Idi akọkọ pe iru gbigbe irin-ajo yii kii yoo kun awọn ọna ti gbogbo awọn orilẹ-ede laipẹ ni aini agbara iṣelọpọ. Ni akọkọ, o jẹ dandan lati fi idi iṣelọpọ hydrogen silẹ. Pẹlupẹlu, o jẹ dandan lati de iru ipele bẹ pe, ni afikun si ore ayika, o tun jẹ epo fun ọpọlọpọ awọn awakọ. Ni afikun si iṣelọpọ gaasi yii, o jẹ dandan lati ṣeto gbigbe ọkọ rẹ (botilẹjẹpe fun eyi o le lo awọn ọna opopona lailewu eyiti o nlo methane), bii lati pese ọpọlọpọ awọn ibudo kikun pẹlu awọn ebute to yẹ.

Ẹlẹẹkeji, olusẹda kọọkan yoo ni lati sọ awọn ila iṣelọpọ pọ si ni pataki, eyiti o nilo idoko-owo akude. Ninu eto ọrọ-aje ti ko ni iduroṣinṣin nitori ibesile ajakale-arun kariaye, diẹ ni yoo gba iru awọn eewu bẹẹ.

Ti o ba wo iyara ti idagbasoke ti gbigbe ọkọ ayọkẹlẹ, ilana ti ikede ti waye ni kiakia. Sibẹsibẹ, idi fun gbaye-gbale ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina ni agbara lati fipamọ sori epo. Eyi si jẹ igbagbogbo idi akọkọ ti wọn fi ra wọn, kii ṣe fun titọju ayika naa. Ninu ọran ti hydrogen, kii yoo ṣee ṣe lati fi owo pamọ (o kere ju bayi), nitori agbara diẹ sii lo lori iṣelọpọ rẹ.

Aleebu ati awọn aila-akọkọ ti awọn ẹrọ hydrogen

Nitorinaa, jẹ ki a ṣe akopọ. Awọn anfani ti awọn eefun ti o ni agbara hydrogen pẹlu awọn ifosiwewe wọnyi:

• Imukuro ti ayika;
• Iṣẹ ipalọlọ ti ẹya agbara (isunki ina);
• Ninu ọran lilo sẹẹli epo, itọju loorekoore ko nilo;
• Ifijiṣẹ ni iyara;
• Ti a fiwera si awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina, eto itusilẹ ati orisun agbara n ṣiṣẹ ni iduroṣinṣin paapaa ni awọn iwọn otutu didi.

Biotilẹjẹpe idagbasoke ko le pe ni aratuntun, sibẹsibẹ, o tun ni ọpọlọpọ awọn aipe ti o fa ki onigbọwọ apapọ wo o pẹlu iṣọra. Eyi ni diẹ ninu wọn:

• Fun hydrogen lati jo, o gbọdọ wa ni ipo gaasi. Eyi ṣẹda awọn iṣoro kan. Fun apẹẹrẹ, awọn apọju awọn gbowolori pataki ti o nilo lati fun pọ awọn eefun ina. Iṣoro tun wa pẹlu ifipamọ daradara ati gbigbe ọkọ epo, bi o ti jẹ ina to ga julọ;
• Silinda naa, eyiti yoo fi sori ẹrọ lori ọkọ ayọkẹlẹ, yoo nilo ayewo igbakọọkan. Lati ṣe eyi, ọkọ ayọkẹlẹ yoo nilo lati ṣabẹwo si ile-iṣẹ amọja kan, ati pe eyi jẹ afikun iye owo;
• Ninu ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen kan, a ko lo batiri nla kan, sibẹsibẹ, fifi sori ẹrọ tun ṣe iwọn daradara, eyiti o ni ipa pataki lori awọn abuda agbara ti ọkọ;
• Hydrogen - gbina ni kekere ina, nitorinaa ijamba ti o kan iru ọkọ ayọkẹlẹ kan yoo wa pẹlu ibẹjadi nla kan. Fi fun ihuwa aigbọwọ ti diẹ ninu awọn awakọ si aabo ti ara wọn ati awọn aye ti awọn olumulo opopona miiran, iru awọn ọkọ ayọkẹlẹ ko le tii tu si awọn ọna.

Ti ṣe akiyesi iwulo ti eniyan ni agbegbe mimọ, a le nireti pe awaridii kan yoo ṣee ṣe ninu ọrọ ipari irinna “alawọ ewe”. Ṣugbọn nigbati eyi ba ṣẹlẹ, akoko nikan ni yoo sọ.

Ni asiko yii, wo atunyẹwo fidio ti Toyota Mirai:

Ojo iwaju lori hydrogen? Toyota Mirai - FULL Atunwo ati lẹkunrẹrẹ | LiveFEED®

Awọn ibeere ati idahun:

Kini idi ti ẹrọ hydrogen kan lewu? Lakoko ijona ti idapọ hydrogen, ẹrọ naa gbona diẹ sii ju lakoko ijona ti petirolu. Bi abajade, iṣeeṣe giga wa ti sisun ti pistons, awọn falifu ati apọju ti ẹyọkan.

Bawo ni lati tun epo ọkọ ayọkẹlẹ hydrogen kan? Iru ọkọ ayọkẹlẹ bẹẹ jẹ epo pẹlu hydrogen ni ipo gaseous (gaasi olomi tabi fisinuirindigbindigbin). Lati tọju epo, o ti wa ni fisinuirindigbindigbin si 350-700 bugbamu, ati awọn iwọn otutu le de ọdọ -259 iwọn.

Bawo ni ẹrọ ijona inu hydrogen ṣe n ṣiṣẹ? Ọkọ ayọkẹlẹ ti ni ipese pẹlu iru batiri kan. Atẹgun ati hydrogen kọja nipasẹ awọn apẹrẹ pataki. Abajade jẹ iṣesi kemikali pẹlu itusilẹ ti omi oru ati ina.