Bir hidrojen aracı (yakıt pili) işletmek

 

Elektrikli araçların çalışması için bir başka alternatif olan hidrojen çözeltisi, Almanlar ve Japonlar tarafından uzun süredir araştırılmaktadır. Tesla'nın kararsız olduğunu düşündüğü Avrupa, yine de bu teknolojiye bir paket koymaya karar veriyor (küresel olarak, yalnızca arabaları itmek amacıyla değil). Öyleyse hidrojen arabasının nasıl çalıştığına bir göz atalım, bu nedenle sadece elektrikli arabanın bir çeşididir.

Ayrıca bakınız:

• Bir hidrojen arabası uygulanabilir mi?
• Yakıt pilinin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Birkaç çeşit hidrojen arabası

Mevcut teknoloji, elektrik motorlarına güç sağlamak için yakıt hücrelerini kullanan otomobiller için olsa da, pistonlu içten yanmalı araçlarda da hidrojen kullanılabilir. Gerçekten de araçlarımızda halihazırda kullanılan LPG ve CNG ile aynı şekilde kullanılabilen bir gazdır. Ancak bu fikirden vazgeçildi, pistonlu motor gerçekten zamana daha uygun...

İşte hidrojenle çalışan bir Toyota Mirai. ABD'de satılıyor, Fransa'da yok çünkü hidrojen dağıtım noktası yok... Elektrik terminallerinde geç kalınmış, hidrojende zaten gerideyiz!

Çalışma prensibi

Sistemi tek bir cümleyle özetlemek gerekirse, şunu söylerdim.bu elektrik motoru kiminle yürür carburant kirletici olmayan (işletmede, üretimde değil). Pili fiş ve dolayısıyla elektrik ile şarj etmek yerine sıvı ile dolduruyoruz. Bu yüzden yakıt hücresi sistemi diyoruz (bu

biriktirmek

hangi yakıtla çalışır

tüketilen

et

tanktan kaybolur

). Aslında, elektrik motorundan tek fark, enerjinin burada kimyasal formda değil sıvı olarak depolanmasıdır.

Bu nedenle, bir lityum veya hatta kurşun asit pilin aksine pilin boşaldığına dikkat edilmelidir (nasıl çalıştıklarını öğrenmek için bağlantılara bakın).

İşlem haritası

Hidrojen = hibrit?

Neredeyse ... Gerçekten de, sistematik olarak, kullanışlılığını aşağıda açıklayacağım ek bir lityum pilleri var. Bu nedenle, yalnızca hidrojenle, yalnızca geleneksel bir pil kullanarak veya hatta her ikisini aynı anda çalıştırmak mümkündür.

Bileşenleri

hidrojen tankı

Her kilogramın 5 kWh enerji içerdiğini (10 ila 33.3 kWh elektrikli araçlara kıyasla) bilerek 35 ila 100 kg hidrojen depolayabilen bir tankımız var. Tank, 350 ila 700 bar iç basınca dayanacak şekilde özel olarak tasarlanmış ve sağlamdır.

Yakıt hücresi

Yakıt hücresi, tıpkı geleneksel bir lityum pil gibi, otomobilin elektrik motoruna güç sağlayacak. Ancak yakıta, yani depodan hidrojene ihtiyacı var. Çok pahalı platinden yapılmıştır, ancak en modern versiyonlarda onsuz yapar.

Tampon pil

Bu gerekli değildir, ancak hidrojen araçları için standarttır. Aslında, bir yedek pil, bir güç amplifikatörü (bir yakıt hücresiyle paralel olarak çalışabilir) olarak hizmet eder, ancak aynı zamanda ve hepsinden önemlisi, yavaşlama ve frenleme sırasında kinetik enerjiyi geri kazanmaya hizmet eder.

Güç elektroniği

Üst diyagramımda listelenmeyen güç elektroniği, aracın çeşitli bileşenlerinden akan çeşitli akımları kontrol eder, keser ve düzeltir (AC ve DC akımları arasında dönüştürme).

yakıt ikmali

Yakıt hücresi çalışması: kataliz

Amaç, bir elektrik motoruna göndermek için hidrojenden elektronları (elektrik) çıkarmaktır. Tüm bunlar, bir taraftaki elektronları (motora doğru) ve diğer taraftaki protonları (yakıt hücresindeki) ayıran kontrollü bir elektrokimyasal reaksiyon yoluyla yapılır. Tüm toplantı, reaksiyonun sona erdiği katotta sona erer: nihai "karışım", sistemden (egzoz) pompalanan suyu verir.

İşte hidrojenden elektriğin çıkarılması (ters elektroliz) olan bir kataliz şeması.

Burada yakıt hücresinin işleyişini yani kataliz olgusunu görüyoruz.

Hidrojen H2 (yani birbirine yapıştırılmış iki hidrojen H atomu: dihidrojen) soldan sağa gider. Anoda yaklaştıkça, (oksidasyon fenomeni nedeniyle) emilecek olan çekirdeğini (proton) kaybeder. Elektronlar daha sonra elektrik motorunu kullanma hakkına doğru yollarına devam edecekler.

Sırasıyla, katot tarafına doğal olarak (tüm elementleri tek bir bütün halinde katalize edecek) bir su molekülü oluşumuna izin verecek olan O2 (kompresör sayesinde havadan gelen oksijen) enjekte ederek her şeyi yeniden birleştiriyoruz. Hs ve Os koleksiyonu olan bir molekül).

Kimyasal / fiziksel reaksiyonların özeti

ANOD : anotta, hidrojen atomu yarıya "kesilir" (H2 = 2e- + 2H+). Çekirdek (H+ iyonu) katoda doğru alçalırken, elektronlar (e-) elektrolitten (anot ile katot arasındaki boşluk) geçemedikleri için yoluna devam eder.

KATOT: katotta ters (farklı şekillerde) iyonları H + ve e- elektronları görüyoruz. Daha sonra, tüm bu elementlerin toplanması istenecek şekilde oksijen atomlarını tanıtmak yeterlidir, bu da iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşan bir su molekülünün oluşturulmasına yol açar. Veya formül: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Hasat ?

Sadece arabanın kendisini, yani tankın tekerleklerinin ucuna kadar olan verimini (malzeme dönüşümü / mekanik güçlendirme) düşünürsek, burada% 50'nin biraz altındayız. Gerçekten de, pil yaklaşık% 50'lik bir verime sahiptir ve elektrik motoru - yaklaşık% 90'dır. Bu nedenle, önce% 50 filtrelemeye, ardından% 10'a sahibiz.

Enerji üreten bir elektrik santralinin verimliliğini hesaba katarsak, hidrojen üretiminden ve hatta elektriğin dağıtımından önce (lityum durumunda) hidrojen için %25 ve elektrik için %70 (yaklaşık olarak ortalama, açıkçası) elde ederiz. ).

Kârlılık hakkında daha fazla bilgiyi buradan okuyun.

Hidrojenli araba ile lityum pilli elektrikli araba arasındaki fark?

Arabalar "enerji deposu" dışında tamamen aynı. Bu nedenle, bunlar rotor-stator motorları (endüksiyon, kalıcı mıknatıslar ve hatta reaktif) kullanan elektrikli araçlardır.

Bir lityum pil de içindeki bir kimyasal reaksiyon (doğal olarak elektrik üreten bir reaksiyon: daha doğrusu elektronlar) sayesinde çalışıyorsa, ondan hiçbir şey çıkmaz, sadece içsel bir dönüşüm vardır. Eski haline (şarj) dönmek için akımı geçmek (sektöre bağlanmak) yeterlidir ve kimyasal reaksiyon ters yönde tekrar başlayacaktır. Sorun şu ki, süper şarj cihazlarıyla bile zaman alıyor.

Bir yakıt hücresi (yani hidrojen) tarafından çalıştırılan klasik bir elektrik motoru olan bir hidrojen motoru için pil, kimyasal reaksiyon sırasında hidrojen tüketir. Su buharını (kimyasal reaksiyonun sonucu) uzaklaştıran bir egzoz yoluyla boşaltılır.

Bu nedenle, mantıklı bir bakış açısıyla, herhangi bir elektrikli arabayı bir hidrojen arabasına uyarlayabiliriz, lityum pili bir yakıt hücresi ile değiştirmek yeterlidir. Bu nedenle, anlayışınıza göre, "hidrojen motoru" öncelikle bir elektrik motoru olarak düşünülmelidir (burada nasıl çalıştığını görün). Bir varlık olarak yakıt ikmali aldığı için değil, zorunlu olarak ona yaklaşıyor.

Bu tabletin tabanındaki kimyasal reaksiyon şunları üretir: ısıarasında elektrik (elektrik motoru için neye ihtiyacımız var) ve su.

Neden her yerde değil?

Hidrojenle ilgili temel teknik sorun, depolama güvenliği ile ilgilidir. Aslında, LPG gibi, bu yakıt da tehlikelidir çünkü hava ile temasında yanıcı hale gelir (hepsi bu kadar değildir). Yani sorun sadece araca yakıt doldurmak değil, aynı zamanda herhangi bir kazaya dayanacak kadar güçlü bir depoya sahip olmak. Tabii ki, ek maliyet de büyük bir sıkıntı ve maliyeti hızla düşen bir lityum iyon pilden daha az uygulanabilir gibi görünüyor.

Son olarak, dünyadaki üretim ve dağıtım ağı çok az gelişmiş durumda ve hükümetler yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanarak elektroliz yoluyla hidrojen üretmek istiyor (birçok uzman "ani" gerçekliğimizde gerçekleştirilemeyecek ütopik bir plandan bahsediyor).

Sonuç olarak, bireysel mobilitenin ötesinde bir dizi uygulama için kullanılacak hidrojen yerine geleneksel elektriğin tercih edilen çözüm olma olasılığı daha yüksektir.

Tüm yorumlar ve tepkiler

Dernier yorum gönderildi:

Bernard (Tarih: 2021, 09:23:14)

Merhaba,

Bu güçlü ve ilginç fikirler için teşekkür ederiz. Eski beynimde yeni bir ateş böceği ile siteden ayrılacağım.

Şahsen, nükleer denizaltılar hakkında bildiklerimin dışında kimsenin yol için mükemmel bir motor geliştirmemiş olmasına şaşırdım. Gerçekten de Philips'in 1971 Brüksel Otomobil Fuarı'nda 200 hp ile tanıttığı modeldi. iki piston üzerinde.

Philips, 1937-1938'de faaliyete başladı ve 1948'de yeniden başladı.

1971'de piston başına birkaç yüz beygir gücü talep ettiler. O zamandan beri hiçbir şey bulamıyorum... Tabii ki, Gizli Savunma.

Gaz türbinli motorlar ne olacak?

Fenerleriniz benim düşünce değirmenime biraz su katabilir.

Bilginiz ve popülerliğiniz için teşekkürler.

II. 1 bu yoruma tepki(ler):

• Yönetici SİTE YÖNETİCİSİ (2021-09-27 11:40:25): Okuması çok eğlenceli, teşekkürler.

  Muhtemelen maliyet, boyut, zor bakım, ortalama verimlilik nedeniyle yargılamak için bu tür motor hakkında yeterince bilgim yok?

  Gazın ısıtılmasına izin veren bir çözüme sahip olmanın gerekli olduğunu ve bu nedenle normal bir kamu aracına uygulanmasının potansiyel olarak tehlikeli olduğunu (ve zamanla sabit olacağını) akılda tutarak.

  Kısacası, daha doğru ve kendinden emin bir cevap umduğunuzdan şüpheleniyorum ... Özür dilerim.

(Gönderiniz doğrulamadan sonra yorumun altında görünecektir)

Bir yorum yaz

E elektrik formülünü kullanarak şunları bulacaksınız: