κυψέλη καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα

ζάμος κινητήρας υδρογόνου

Φανταστείτε ένα αυτοκίνητο που δεν εκπέμπει καπνό ή ρυπογόνα αέρια κατά την οδήγηση, και αντί να χρησιμοποιεί βενζίνη ή ντίζελ, χρησιμοποιεί υδρογόνο ως καύσιμο. Το υδρογόνο δεν είναι πλέον κάτι του μέλλοντος, αλλά είναι ήδη διαθέσιμο χάρη στο κυψέλη καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα. Πολλοί άνθρωποι αναρωτιούνται πώς λειτουργεί και ποια είναι τα πλεονεκτήματα της χρήσης τους.

Για το λόγο αυτό, σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε για την κυψέλη καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα, τα χαρακτηριστικά, τα πλεονεκτήματά της και πολλά άλλα.

Τι είναι τα αυτοκίνητα κυψελών υδρογόνου

κυψέλη καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα

Στην ουσία, μια κυψέλη υδρογόνου είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στο υδρογόνο σε ηλεκτρική ενέργεια. Λειτουργεί μέσω μιας διαδικασίας κατά την οποία υδρογόνο συνδυάζεται με το οξυγόνο από τον αέρα για να παράγει ηλεκτρισμό, νερό και θερμότητα ως υποπροϊόντα. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να τροφοδοτήσει έναν ηλεκτροκινητήρα που κινεί τους τροχούς του αυτοκινήτου, επιτρέποντάς του να κινείται.

Η κυψέλη καυσίμου υδρογόνου αποτελείται από πολλές μεμονωμένες κυψέλες.. Κάθε στοιχείο αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια, μια άνοδο και μια κάθοδο, που χωρίζονται από ένα υλικό που ονομάζεται ηλεκτρολύτης. Το υδρογόνο εισάγεται στην άνοδο και το οξυγόνο από τον αέρα εισάγεται στην κάθοδο. Όταν το υδρογόνο έρχεται σε επαφή με την άνοδο, διασπάται σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια ταξιδεύουν μέσω του ηλεκτρολύτη στην κάθοδο, ενώ τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος, παράγοντας ηλεκτρισμό στη διαδικασία. Στην κάθοδο, τα πρωτόνια, τα ηλεκτρόνια και το οξυγόνο συνδυάζονται για να σχηματίσουν νερό και θερμότητα.

έργα Κόμο

λειτουργία αυτοκινήτου υδρογόνου

Η κύρια διαφορά με ένα αυτοκίνητο υδρογόνου είναι ότι, Ενώ είναι ηλεκτρικό αυτοκίνητο, αφού έχετε τον ηλεκτροκινητήρα να γυρίζει τελείως τους τροχούς, δεν λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο. Σε ένα όχημα κυψελών καυσίμου, το αυτοκίνητο παράγει την ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζεται.

Αντί να χρησιμοποιούν μπαταρίες για την αποθήκευση ενέργειας, χρησιμοποιούν κυψέλες καυσίμου, παρόμοια με φορητές μονάδες παραγωγής ενέργειας. Αν αναλύσουμε αυτοκίνητα καύσης, η ενέργεια λαμβάνεται με την καύση παραγώγων πετρελαίου και στα αυτοκίνητα υδρογόνου, το υδρογόνο υποβάλλεται σε επεξεργασία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας κατά παραγγελία.

Το αέριο υδρογόνο (H2) υπό πίεση αποθηκεύεται σε συγκεκριμένες δεξαμενές. Αυτό το στοιχείο παραδίδεται σε μια κυψέλη καυσίμου όπου προστίθεται οξυγόνο από τον αέρα του περιβάλλοντος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και το νερό (H2O) λαμβάνεται ως υπολειμματικό προϊόν. Γιατί ναι, τα αυτοκίνητα υδρογόνου έχουν σωλήνες εξάτμισης, αλλά δεν ρυπαίνουν, εκπέμπουν μόνο υδρατμούς.

Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την κυψέλη καυσίμου πηγαίνει στην μπαταρία και όπως σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, η μπαταρία είναι υπεύθυνη για τη διανομή της ισχύος στον ηλεκτροκινητήρα του αυτοκινήτου. Η ισχύς κατ' απαίτηση μπορεί επίσης να παραδοθεί απευθείας από την κυψέλη καυσίμου στον ηλεκτροκινητήρα.

Η υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια που συσσωρεύεται στην μπαταρία, συν ανάκτηση ενέργειας μέσω αναγεννητικής πέδησης, αποθηκεύεται στην μπαταρία, η οποία επιτρέπει στον μηχανισμό κυψελών καυσίμου να λειτουργεί ακόμη και χωρίς κατανάλωση υδρογόνου.

Πλεονέκτημα και Διάρκεια

πώς είναι τα κύτταρα υδρογόνου στα αυτοκίνητα

Όσον αφορά την ανθεκτικότητα, σκεφτείτε ένα αυτοκίνητο με υδρογόνο όπως ένα παραδοσιακό αυτοκίνητο βενζίνης ή ντίζελ. Ως αποτέλεσμα, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα έχουν σχεδιαστεί για να διαρκούν τη ζωή ενός συμβατικού οχήματος, με την ίδια ποιότητα, ανθεκτικότητα και αξιοπιστία όπως κάθε άλλο όχημα.

Το κύριο πλεονέκτημα των κυψελών καυσίμου υδρογόνου είναι ότι Παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να εκπέμπουν ρύπους που είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον. Το μόνο σημαντικό υποπροϊόν είναι το νερό, το οποίο κάνει τα οχήματα κυψελών υδρογόνου να θεωρούνται «μηδενικές εκπομπές». Επιπλέον, προσφέρουν μεγαλύτερη αυτονομία σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς η διαδικασία επαναφόρτισης είναι ταχύτερη και συγκρίσιμη με το γέμισμα μιας δεξαμενής βενζίνης.

Άλλα πλεονεκτήματα της χρήσης μπαταρίας υδρογόνου στα αυτοκίνητα είναι:

  • Μηδενικές τοπικές εκπομπές: Η μόνη εκπομπή που παράγεται είναι οι υδρατμοί, οι οποίοι συμβάλλουν σημαντικά στη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και της ποιότητας του αέρα στα αστικά περιβάλλοντα.
  • Εκτεταμένη αυτονομία: Τα οχήματα κυψελών υδρογόνου μπορούν να έχουν μεγαλύτερες διαδρομές πριν απαιτήσουν επαναφόρτιση, καθιστώντας τα πιο κατάλληλα για ταξίδια μεγάλων αποστάσεων.
  • Γρήγορη φόρτιση: Η επαναπλήρωση μιας δεξαμενής υδρογόνου μπορεί να διαρκέσει λίγα μόλις λεπτά, παρόμοιο με το χρόνο που χρειάζεται για να γεμίσει μια δεξαμενή βενζίνης.
  • Ευελιξία χρήσης: Οι κυψέλες υδρογόνου μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ποικίλες εφαρμογές, όχι μόνο σε οχήματα, αλλά και σε σταθερά συστήματα ισχύος, όπως γεννήτριες και εφεδρικά συστήματα ισχύος.
  • Ενεργειακή απόδοση: Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου μπορεί να είναι πιο αποδοτικές όσον αφορά τη μετατροπή ενέργειας σε σύγκριση με τους συμβατικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης.
  • Συμβολή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: Το υδρογόνο που χρησιμοποιείται στις κυψέλες καυσίμου υδρογόνου μπορεί να παραχθεί από ανανεώσιμες πηγές, όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια, μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ηλεκτρόλυση.

Προβλήματα της κυψέλης υδρογόνου στα αυτοκίνητα

Αν και είναι αλήθεια ότι το υδρογόνο είναι ένα από τα πιο εμβληματικά χημικά στοιχεία στον περιοδικό πίνακα λόγω της συχνότητας που εμφανίζεται, η απόκτησή του κάθε άλλο παρά απλή είναι.

Το υδρογόνο είναι ένα εντελώς ακίνδυνο αέριο σε θερμοκρασία και πίεση δωματίου, αλλά το ίδιο το υδρογόνο δεν υπάρχει μόνο ως συλλεκτικό. Δεν υπάρχει υδρογόνο στο έδαφος, ούτε αναπτύσσεται από τα δέντρα. Η παρουσία του σχετίζεται με άλλα στοιχεία που πρέπει να το διαχωρίσουμε: για παράδειγμα, το νερό, το H2O, αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου.

Για να διαχωριστεί το υδρογόνο (Η2), το νερό πρέπει να χωριστεί σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας αεριοποίησης που ονομάζεται ηλεκτρόλυση. Απαιτείται μεγάλη ποσότητα ενέργειας για τη λήψη οξυγόνου (Ο) από τη μια και καθαρού υδρογόνου (Η2) για την αποθήκευση του από την άλλη.

Το υδρογόνο μπορεί επίσης να ληφθεί με αναμόρφωση υδρογονανθράκων, αεριοποίηση υδρογονανθράκων ή βιομάζας, μικρής κλίμακας βιοπαραγωγή βακτηρίων ή φυκών και μεγάλης κλίμακας θερμοχημική ανακύκλωση (με χρήση πυρηνικής ή ηλιακής ενέργειας).

Ένα άλλο από τα πιο περίπλοκα ζητήματα που σχετίζονται με το υδρογόνο είναι η αποθήκευσή του. Είναι ένα εξαιρετικά πτητικό αέριο με πυκνότητα μόλις 0,0899 kg/m3, επομένως η διατήρηση αυτού του αερίου υπό πίεση σημαίνει την προσθήκη πολύ βαρέων αντικειμένων για να το διατηρήσετε στη δεξαμενή. Με την τρέχουσα τεχνολογία είναι πρακτικά αδύνατο να εγγυηθούν απώλειες, κυρίως λόγω βαλβίδων πλήρωσης/εκκένωσης.

Επιπλέον, υπάρχει το θέμα του ανεφοδιασμού: δεν είναι εύκολο. Στην Ισπανία, όπου αυτή τη στιγμή έχουμε ένα ασταθές δίκτυο, υπάρχουν μόνο επτά εργοστάσια υδρογόνου: δύο στην Ουέσκα, μία στη Σαραγόσα, μία στη Μαδρίτη, μία στο Αλμπαθέτε, μία στο Πουερτολάνο, μία στη Σεβίλλη. Το 2017 είχε προβλεφθεί ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν 20 μονάδες υδρογόνου μέχρι το 2020, αλλά η πραγματικότητα είναι αρκετά διαφορετική.

Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τις κυψέλες καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα και τα χαρακτηριστικά τους.


Γίνε ο πρώτος που θα σχολιάσει

Αφήστε το σχόλιό σας

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

*

*

  1. Υπεύθυνος για τα δεδομένα: Miguel Ángel Gatón
  2. Σκοπός των δεδομένων: Έλεγχος SPAM, διαχείριση σχολίων.
  3. Νομιμοποίηση: Η συγκατάθεσή σας
  4. Κοινοποίηση των δεδομένων: Τα δεδομένα δεν θα κοινοποιούνται σε τρίτους, εκτός από νομική υποχρέωση.
  5. Αποθήκευση δεδομένων: Βάση δεδομένων που φιλοξενείται από τα δίκτυα Occentus (ΕΕ)
  6. Δικαιώματα: Ανά πάσα στιγμή μπορείτε να περιορίσετε, να ανακτήσετε και να διαγράψετε τις πληροφορίες σας.