Injin hydrogen ya ci gaba da zama ɗaya daga cikin fare na gaba na masana'antar kera motoci. Ayyukansa sun ba shi jerin fa'idodi, yana kiyaye shi duk da gazawar sa. Don haka, Toyota, BMW, Mazda, Hyundai, Ford da sauran kayayyaki sun ba da gudummawa sosai kan wannan fasaha. Injin da ke amfani da hydrogen sun haɗa da injunan konewa na ciki da injunan canza ƙwayoyin mai. Mutane da yawa ba su sani ba yadda injin hydrogen ke aiki da fa'ida da rashin amfaninsu.
Don haka, za mu sadaukar da wannan labarin don gaya muku yadda injin hydrogen mataki-mataki ke aiki, menene halayensa da mahimmancinsa ga duniyar injin.
Ta yaya injin konewar hydrogen ke aiki?
Wadannan injuna suna amfani da hydrogen a matsayin mai. Wato suna ƙone shi a cikin ɗakin konewa don haifar da fashewa (kinetic energy da zafi). A saboda wannan dalili. Ana iya daidaita injunan mai na al'ada don ƙone hydrogen ban da LPG ko CNG.
Aikin wannan injin ya yi kama da na injin mai. Ana amfani da hydrogen a matsayin man fetur da oxygen a matsayin oxidant. Halin sinadarai yana farawa ta hanyar tartsatsin wuta kuma toshe tartsatsi na iya haifar da tartsatsi. Hydrogen ba shi da carbon atom, don haka abin da ya faru shi ne cewa kwayoyin hydrogen guda biyu sun haɗu da kwayoyin oxygen guda ɗaya, suna sakin makamashi da ruwa.
Sakamakon sinadaransa shine tururin ruwa kawai. Koyaya, injunan konewar hydrogen suna haifar da wasu hayaki yayin aikinsu. Misali, ƙananan NOx daga iska da zafi daga ɗakin konewa, ko hayaƙin kona wani mai ta cikin zoben fistan.
Kamar yadda hydrogen gas ne, ana adana shi a cikin tanki mai matsa lamba 700 bar. Wannan ya ninka sau 350 zuwa 280 fiye da matsi na taya mota na al'ada. (2 zuwa 2,5 bar). Ko da yake akwai kuma motocin da ke ajiye hydrogen a cikin ruwa a yanayin zafi sosai, kamar yadda aka nuna a ƙasa.
Injin konewar hydrogen suna ba da wasu fa'idodi masu ban sha'awa akan injunan konewa na al'ada. Misali, ana iya amfani da haɗe-haɗe masu kyau sosai (Lambda kusa da 2). Wato za su iya amfani da ɗanyen mai don amfani da duk iskar da ke shigowa kuma su zama masu inganci sosai.
Misalin yadda injin konewar hydrogen ke aiki
Misali mai kyau na injin hydrogen shine BMW 750hl, wanda ya shigo kasuwa a shekarar 2000. Duk da cewa injin mai BMW ne, amma kuma yana iya kona hydrogen.
Duk da haka, yana da kurakurai da yawa: Na farko, yana adana hydrogen a cikin ruwa. Wannan yana buƙatar tanki mai tsada mai tsada wanda aka yi daga kayan daga cikin Sashen sararin samaniya don kiyaye zafinsa ƙasa -250ºC. Ana iya samun hakan ne kawai a cikin kwanaki 12 zuwa 14, a lokacin ne hydrogen ɗin ke ƙafewa a hankali kuma yana fitowa cikin aminci. Rashin hasara na biyu shine ta hanyar amfani da hydrogen kuna rasa ƙarfi da inganci sosai. Daga baya BMW Hydrogen 7 daga 2005 ya warware wasu matsaloli kuma ya ƙara matsa lamba na hydrogen zuwa mashaya 700 ba tare da sanya shi sanyi ba.
Wani kyakkyawan misali shine injin Aquarius hydrogen. Injin mai da wani kamfanin Isra'ila ya ƙera wanda ya dace da amfani da hydrogen. An gabatar da sigar aiki ta farko a cikin 2014 kuma tun daga nan aka sake fasalin kuma ingantaccen sigar ya bayyana. A cewar masu haɓakawa, yana iya aiki ba tare da mai da mai ba kuma yana da tsarin musayar iskar gas don rage hayakin NOx.
Bugu da ƙari, injin konewar ciki na hydrogen yana da haske kuma yana da ƙananan sassa, yana sa ya zama mai arha don samarwa. Ana iya amfani da shi azaman kewayo don motocin lantarki ko azaman janareta don hanyar sadarwa.
Ta yaya injin kwayar mai ta hydrogen ke aiki?
Cikakken sunanta shine injin mai wanda ya canza hydrogen. Duk da kalmar "man fetur", ba sa ƙone hydrogen. Suna amfani da shi don samar da wutar lantarki ta hanyar juyawa na electrolysis. Shi ya sa suke ɗaukar batura don halayen sinadaran, kamar a cikin injin konewar hydrogen, inda hydrogen aka adana a cikin tankuna tare da matsa lamba na 700 bar.
Sai dai a maimakon ciyar da shi zuwa motar, sai ya bi ta cikin anode da cathode (kamar baturi) zuwa kwayar mai. Da zarar wurin, hydrogen gas (H2) ya wuce ta cikin membrane kuma ya karya shi zuwa ions hydrogen guda biyu. Hydrogen da kuma biyu free electrons. Wadannan electrons suna wucewa daga anode zuwa cathode na baturin ta hanyar da'ira na waje, suna haifar da wutar lantarki. ions hydrogen da aka samar sun haɗu da iskar oxygen daga iska don samar da ruwa.
A saboda wannan dalili, injin tantanin mai na hydrogen ba shi da iska. tunda ba ya samar da NOx ko iskar gas da ake samarwa idan ana kona mai kamar injin konewar ciki. Diaphragms da ake amfani da su a cikin waɗannan injuna an yi su ne daga platinum kuma suna da tsada. Duk da haka, akwai aiki don magance wannan tsadar tsada. Alal misali, a Jami'ar Fasaha ta Berlin sun ƙera wani jirgin ruwa na ferroalloy wanda, idan aka sanya shi cikin samarwa, zai iya rage farashi sosai.
Rashin hasara na injunan hydrogen
- Masu kara kuzari da ake amfani da su a cikin halayen sinadaran na injinan man fetur na hydrogen ana yin su ne daga kayan tsada, kamar platinum. Aƙalla har sai an maye gurbinsa da madadin mai rahusa, kamar wanda aka ambata a cikin TU Berlin.
- Don samun hydrogen, dole ne a yi shi ta hanyar tsarin thermochemical na burbushin mai ko ta hanyar lantarki na ruwa, wanda ke buƙatar amfani da makamashi. Babban sukar injunan hydrogen, saboda ana iya adana wutar lantarki kai tsaye a cikin baturin abin hawa na lantarki don amfani.
- Da zarar an samu hydrogen. dole ne a shigar da shi cikin tantanin halitta ko tankin matsa lamba. Wannan tsari kuma yana buƙatar ƙarin kashe kuɗi na makamashi.
- Batura hydrogen suna da tsada don samarwa kuma dole ne su kasance masu ɗorewa sosai don jure matsanancin matsin lamba wanda dole ne a adana hydrogen da su.
Amfanin injunan hydrogen
- Batura hydrogen sun fi batura masu wuta masu wuta. Don haka ne ake binciken yadda ake amfani da shi wajen safarar manyan motoci a matsayin madadin manyan motocin batir. Don samun damar yin tafiya mai nisa, suna da nauyi sosai.
- A yau, cajin hydrogen yana da sauri fiye da cajin baturin motar lantarki.
- Ba kamar motocin batir masu amfani da wutar lantarki ba, motocin salular hydrogen ba sa buƙatar manyan batura. Don haka, yana buƙatar ƙarancin lithium ko wasu kayan da ƙila ba su da yawa. Injin konewa na ciki na hydrogen ba sa buƙatar batir lithium kai tsaye ko wasu batura makamancin haka.
- Kwayoyin mai na iya tsawaita rayuwar mota. Ba kamar batura ba, waɗanda suke da tsada don maye gurbinsu saboda girmansu da ƙarfinsu. Batura masu alaƙa da injunan hydrogen sun fi ƙanƙanta don haka ba su da tsada don maye gurbinsu.
- Idan aka kwatanta da injinan mai, injinan mai na hydrogen suna amfani da injin lantarki don haka suna da shiru sosai.
'Yancin kai
Rashin lahani na injunan hydrogen shine cewa tankunansu ko ƙwayoyin mai dole ne su ƙunshi hydrogen a matsanancin matsin lamba. Don haka, Dole ne wurin samar da kayayyaki ya bi matsi na sanduna 700 da yake goyan bayansa.
Wannan yana buƙatar gina kayan aikin samarwa don samun damar ƙara mai irin wannan abin hawa. Wannan ya ce, yana da batutuwa iri ɗaya da motocin lantarki masu tsabta. Koyaya, aikin mai yana da sauri fiye da waɗannan, tunda iri ɗaya ne da abin hawan LPG ko GLC.
Motoci a halin yanzu sanye da injinan man fetur na hydrogen suna da kewayo mai kama da mai. Misali, Toyota Mirai ta sanar da kilomita 650 tare da cikakken baturi, Hyundai Nexo 756 km da BMW iX5 Hydrogen 700 km.
Wasu kamar Hopium Machina sun sanar da nisan kilomita 1.000, ko da yake yanzu za a tabbatar da adadin idan ya faru. A kowane hali, cin gashin kai ba shi da mahimmanci kamar baturi, saboda yawan mai yana da sauri. Abin da ya kamata a tuna shi ne adadin man fetur.
Suna lafiya?
Masu sana'a sun yi aiki a kan irin wannan nau'in injin tsawon shekaru don inganta aikin su, rage farashi kuma, ba shakka, sun kasance masu aminci kamar waɗanda ke aiki a kan burbushin mai.
Bugu da kari, ka'idojin aminci da Turai, Amurka da Japan ke bukata sune garantin amincin motocin da ke amfani da hydrogen. Ba lallai ba ne a faɗi, Toyota ya faɗi hakan Tankin iskar gas na Mirai yana da wuyar iya jurewa harsashi.
Shin za mu ga ranar da duk motoci ke gudana akan hydrogen? Lokaci zai nuna komai. A bayyane yake cewa samfuran suna ci gaba da saka hannun jari kuma yana da wasu fa'idodi waɗanda suka sa ya zama madaidaicin madadin jigilar sifiri.
Ina fatan cewa tare da wannan bayanin za ku iya ƙarin koyo game da yadda injin hydrogen ke aiki, halaye, fa'idodi da rashin amfani.