Hydrogenmotor: egenskaper, fordeler og ulemper

Innholdet i artikkelen:

• Litt historie
• Kjennetegnet på hydrogenmotorer
• De viktigste fordelene og ulempene med hydrogenmotorer
• De mest populære bilene med hydrogen forbrenningsmotor

"Hydrogen er fremtidens drivstoff" - det er med dette budskapet at hydrogen -ICE blir introdusert i transport- og luftfartsindustrien.

Det er ikke tilfeldig at hydrogen inntar en ledende posisjon blant alle andre kilder til alternativ energi - det er så miljøvennlig som mulig, har en fornybar ressurs og har også den høyeste effektiviteten sammenlignet med klassiske motorer som går på bensin og diesel.

I tillegg til ubestridelige fordeler, har hydrogenmotoren imidlertid også en rekke ulemper, som ennå ikke tillater å gjøre den massiv og fullstendig erstatte de "skadelige" bensin- og dieselmotorene.

Litt historie

Menneskeheten begynte å tenke på behovet for å bevare miljøet ganske nylig, men forskere begynte å tenke på å bytte ut en konvensjonell forbrenningsmotor mye tidligere.

Så, fra forskeren François Isaac de Rivaz, fra Frankrike, ble den første hydrogenmotoren produsert i 1806. I 1841 mottok Storbritannia den første patentavtalen for produksjon av en hydrogenmotor, og i 1852 ble tyske forskere i stand til å lage en forbrenningsmotor som opererer på en luft-hydrogenblanding.

Imidlertid ble planene for introduksjon av hydrogenmotorer forpurret av bensinmotorer, som ble utbredt etter 1870.

De husket hydrogen som et alternativt drivstoff igjen først i 1941 i beleirede Leningrad. Deretter brukte den sovjetiske teknikeren B. Shelishch en luft-hydrogen "cocktail" for å skyte sperringsballonger.

Da ble hydrogen glemt igjen, til den verdensomspennende drivstoffkrisen banket på døra på 1970 -tallet. På slutten av 70 -tallet ga BMW -bilprodusenten ut sin første bil som opererte på hydrogen, og deretter fulgte andre selskaper eksemplet, inkludert American General Motors og Ford, den japanske Honda og andre.

Likevel, så snart krisen avtok, ble interessen for hydrogen som energikilde forsvunnet igjen. Og nå, flere tiår senere, husket menneskeheten igjen dens eksistens, noe som ikke bare ble lett av aktivering av miljøvernere, men også av økningen i drivstoffpriser.

Kjennetegnet på hydrogenmotorer

Strukturelt er ikke en hydrogenmotor mye forskjellig fra en vanlig forbrenningsmotor. Den inneholder også stempler, et forbrenningskammer og en veivmekanisme for vevstang. Så hva er forskjellen?

Faktum er at hydrogenmotorer bruker en annen metode for tilførsel av drivstoffblandingen og den påfølgende forbrenningen. I tillegg tar forbrenningen av hydrogen mye kortere tid enn for petroleumsbaserte drivstoff. Forskjellene er ubetydelige, og ved første øyekast kan det virke som det ikke er vanskelig å konvertere en konvensjonell ICE til en hydrogen, men slik er det ikke.

En rekke problemer med bruk av en hydrogenmotor:

1. Hydrogen er vanskelig å få tak i. Det er ingen hemmelighet at det er inneholdt i vann og anses med rette som det mest utbredte kjemiske elementet i verden, selv om det praktisk talt ikke er representert i sin rene form. Dette betyr at bilen må være utstyrt med en spesiell lukket installasjon - en elektrolysator, som er ansvarlig for å splitte vann og tillate at hydrogen produseres. Imidlertid er en slik installasjon i praksis vanskelig å produsere, noe som i stor grad påvirker den endelige kostnaden.
2. På grunn av den høye kompresjonstemperaturen reagerer hydrogen lett med forskjellige metallelementer i kraftverket og til og med med motorolje.
3. Selv en liten lekkasje av hydrogen ved kontakt med en oppvarmet manifold vil forårsake brann. Det er derfor i dag, når du oppretter hydrogenmotorer, bare roterende kraftverk brukes, siden de reduserer risikoen for brann på grunn av større avstand mellom inntak og eksosmanifold.

Likevel har de fleste problemene blitt løst så langt, ikke bare på roterende installasjoner, men også i motorer som bruker stempelmekanismer, noe som gjør at hydrogen kan forbli den mest lovende erstatningen for bensin / diesel.

De viktigste fordelene og ulempene med hydrogenmotorer

De viktigste fordelene som hydrogenmotorer har:

• høy grad av miljøvennlighet, siden produktet av forbrenningen er vanndamp. Når hydrogen brenner ut, brenner også motorolje ut, men mengden av giftig eksos er flere ganger mindre enn når bensin eller "tungt" drivstoff brennes;
• høy effektivitet, som er flere ganger høyere enn i klassiske kraftverk som driver med diesel eller bensin;
• relativ strukturell enkelhet, samt fravær av dyre og upålitelige drivstofftilførselssystemer, som også er farlige;
• lydløshet.

Til tross for en rekke betydelige fordeler, har hydrogenmotorer et tilstrekkelig antall ulemper:

• høy pris og kompleksitet for å skaffe rent hydrogen;
• ubebygd infrastruktur for tankstasjoner som er i stand til å fylle drivstoff med hydrogen;
• mangel på internasjonale standarder for transport og bruk av hydrogenbrensel;
• høye kostnader til drivstoffkomponenter og vedlikehold av hydrogenmotorer;
• vanskeligheter knyttet til lagring av hydrogenbrensel. Forskere har fremdeles ikke kommet til en fellesnevner når det gjelder materialet som må brukes til fremstilling av tanker for lagring av brennbart hydrogen;
• en økning i bilens totale masse på grunn av tilstedeværelsen av en hydrogenmotor, som er merkbart tyngre enn de nå utbredte bensin- og dieselmotorene.

I tillegg må hydrogensylindere inspiseres og sertifiseres regelmessig, noe som bare kan utføres av kvalifiserte og lisensierte teknikere.

De mest populære bilene med hydrogen forbrenningsmotor

På bildet: Riversimple Rasa

Til tross for at forskere fortsetter å gåte om de nåværende problemene knyttet til bruk av hydrogenmotorer, fortsetter antallet hydrogenbiler å vokse. De mest kjente hydrogendrevne bilene er:

1. Toyota Mirai FCV - bilen debuterte først i 2013, men ble solgt først i 2015. Sylindrene tilgjengelig i den ga en "rekkevidde" på omtrent 500 km.
2. BMW 750hL, en konseptversjon som ble vist tilbake i 2000. Kjøretøyet er utstyrt med en spesiell hydrogentank, hvis reserve er tilstrekkelig til å dekke en avstand på 300 km.
3. Honda Clarity er en annen bil som bruker hydrogen i stedet for klassisk drivstoff. De viktigste fordelene med modellen er dens spektakulære utseende og imponerende, etter hydrogenbiler, en kraftreserve på 589 km.
4. Riversimple Rasa er en liten hydrogenbil opprinnelig fra Storbritannia. Hovedtrekket var den lave vekten (litt over 500 kg) og en imponerende kraftreserve - omtrent 500 km.

I tillegg fortsetter produsentene å presentere hydrogenkonseptbiler, inkludert Audi H-tron Quattro, hydrogen Mercedes GLC, Nikola One-lastebilen fra Nikola Motor, H2 Speed-superbilen fra designhuset Pininfarina og mange andre.

Konklusjon

Til tross for en rekke ulemper kan hydrogen bli den mest lovende kilden til ren energi de neste 30-40 årene. Vi må bare finne en effektiv metode for å produsere hydrogen og utvikle en infrastruktur for levering til sluttforbrukeren, og da vil menneskeheten for alltid glemme ikke bare drivstoffet, men også om miljøkrisen.