Како работи водородниот мотор?

Водородните мотори продолжуваат да бидат еден од идните облози на автомобилската индустрија. Нејзината работа му даде низа предности, одржувајќи го на површина и покрај неговите неуспеси. За таа цел, Toyota, BMW, Mazda, Hyundai, Ford и други марки инвестираа многу во оваа технологија. Моторите што користат водород вклучуваат мотори со внатрешно согорување и мотори за конверзија на горивни ќелии. Многу луѓе не знаат како работи водородниот мотор и нивните соодветни предности и недостатоци.

Поради оваа причина, ќе го посветиме овој напис да ви кажеме како работи чекор-по-чекор водороден мотор, кои се неговите карактеристики и неговата важност за светот на моторот.

Како работи моторот со водород со согорување?

Овие мотори користат водород како бензин. Односно, го горат во комора за согорување за да создадат експлозија (кинетичка енергија и топлина). Од оваа причина, конвенционалните бензински мотори може да се прилагодат да согоруваат водород покрај ТНГ или CNG.

Работата на овој мотор е многу слична на онаа на бензинскиот мотор. Водородот се користи како гориво, а кислородот како оксиданс. Хемиската реакција е иницирана од искра, а свеќичката може да произведе искра. Водородот нема јаглеродни атоми, па реакцијата е дека две молекули на водород се комбинираат со една молекула на кислород, ослободувајќи енергија и вода.

Резултатот од неговата хемиска реакција е едноставно водена пареа. Сепак, моторите со согорување на водород генерираат одредени емисии за време на нивната работа. На пример, мали количини на NOx од воздухот и топлина од комората за согорување или емисии од согорување на некое масло низ прстените на клипот.

Бидејќи водородот е гас, тој се складира во резервоар со притисок од 700 бари. Ова е 350 до 280 пати повисоко од нормалниот притисок во автомобилската гума. (2 до 2,5 бари). Иако има и автомобили кои складираат водород во течна форма на многу ниски температури, како што е прикажано подолу.

Моторите со водород со согорување нудат неколку интересни предности во однос на конвенционалните мотори со согорување. На пример, тие теоретски можат да користат многу фини мешавини (Ламбда блиску до 2). Односно, тие можат да користат многу малку гориво за да го искористат целиот влезен воздух и да станат многу ефикасни.

Пример за тоа како работи мотор со согорување на водород

Добар пример за водороден мотор е BMW 750hl, кој се појави на пазарот во 2000 година. Иако всушност е бензински мотор на BMW, тој исто така е способен да согорува водород.

Сепак, има неколку недостатоци: Прво, складира водород во течна форма. Ова бара многу скап резервоар направен од материјали од Воздухопловниот сектор да ја задржи својата температура под -250ºC. Ова може да се постигне само во рок од 12 до 14 дена, за кое време водородот постепено испарува и безбедно се ослободува во атмосферата. Вториот недостаток е тоа што со користење на водород губите многу моќ и ефикасност. Подоцнежниот BMW Hydrogen 7 од 2005 година делумно ги реши овие проблеми и го зголеми притисокот на водородот на 700 бари без да го држи ладно.

Друг добар пример е водородниот мотор Aquarius. Мотор со фосилни горива развиен од израелска компанија погоден за употреба на водород. Првата функционална верзија беше претставена во 2014 година и оттогаш се појави ревидирана и подобрена верзија. Според неговите програмери, може да работи без масло за подмачкување и има систем за размена на гасови за намалување на емисиите на NOx.

Покрај тоа, водородниот мотор со внатрешно согорување е лесен и има малку делови, што го прави евтин за производство. Може да се користи како продолжувач на опсегот за електрични возила или како генератор за мрежата.

Како работи моторот со водородни горивни ќелии?

Неговото целосно име е водороден мотор со конвертирани горивни ќелии. И покрај зборот „гориво“, тие не согоруваат водород. Тие го користат за производство на електрична енергија преку обратен процес на електролиза. Затоа тие носат батерии за хемиски реакции, како во мотор со согорување на водород, каде водородот се складира во резервоари со притисок од 700 бари.

Само што наместо да го напојува со моторот, тој поминува низ анодата и катодата (како батерија) до горивната ќелија. Откако таму, водородниот гас (H2) поминува низ мембраната и ја разложува на два водородни јони. Водород и два слободни електрони. Овие електрони минуваат од анодата до катодата на батеријата преку надворешно коло, создавајќи електрична струја. Произведените водородни јони се комбинираат со кислородот од воздухот за да формираат вода.

Поради оваа причина, моторот со водородни горивни ќелии има нула емисии, бидејќи не произведува NOx или гасови што се создаваат при согорување на маслото како мотор со внатрешно согорување. Мембраните што се користат во овие мотори се направени од платина и се скапи. Сепак, има работа за решавање на оваа висока цена. На пример, на Техничкиот универзитет во Берлин развија феролегура која, доколку се стави во производство, може значително да ги намали трошоците.

Недостатоци на водородните мотори

• Катализатори кои се користат во хемиски реакции на водородни горивни ќелии мотори се направени од скапи материјали, како што се платина. Барем додека не се замени со поевтина алтернатива, како онаа спомната во ТУ Берлин.
• За да се добие водород, тоа мора да се направи со термохемиски процеси на фосилни горива или со електролиза на вода, што бара потрошувачка на енергија. Главната критика на водородните мотори, бидејќи електричната енергија може да се складира директно во батеријата на електричното возило за употреба.
• Откако ќе се добие водородот, мора да се внесе во ќелија или резервоар под притисок. Овој процес бара и дополнителни трошоци за енергија.
• Водородните батерии се скапи за производство и мора да бидат многу издржливи за да ги издржат високите притисоци со кои мора да се складира водородот.

Предности на водородните мотори

• Водородните батерии се полесни од батериите на електричните возила. Затоа се истражува неговата употреба во тежок транспорт како алтернатива на електричните камиони со батерии. За да можат да поминат големи растојанија, тие се многу тешки.
• Денес, полнењето на водород е побрзо од полнењето на батеријата на електричен автомобил.
• За разлика од електричните возила со батерии, возилата со водородни горивни ќелии не бараат големи батерии. Затоа, бара помалку литиум или други материјали кои можеби се во недостиг. Водородните мотори со внатрешно согорување не бараат директно литиумски батерии или други слични батерии.
• Горивните ќелии можат да го продолжат животниот век на автомобилот. За разлика од батериите, кои се скапи за замена поради нивната големина и капацитет. Батериите поврзани со водородните мотори се помали и затоа се поевтини за замена.
• Во споредба со моторите со фосилни горива, моторите со водородни горивни ќелии користат електрични мотори и затоа се многу тивки.

Автономија

Недостаток на водородните мотори е тоа што нивните резервоари или горивни ќелии мора да содржат водород при многу високи притисоци. Така, точката за напојување мора да одговара и на притисокот од 700 бари што го поддржува.

Ова бара изградба на инфраструктура за снабдување за да може да се наполни гориво од овој тип на возила. Тоа, рече, ги има истите проблеми како и чисто електричните возила. Сепак, операцијата за полнење гориво е многу побрза од овие, бидејќи е исто како возило со ТНГ или GLC.

Автомобилите во моментов опремени со мотори со водородни горивни ќелии имаат опсег сличен на бензинот. На пример, Toyota Mirai најави 650 km со полна батерија, Hyundai Nexo 756 km и BMW iX5 Hydrogen 700 km.

Други како Hopium Machina најавија домет од 1.000 km, иако таа бројка сега ќе треба да се потврди кога ќе се случи. Во секој случај, автономијата не е толку важна како батеријата, бидејќи полнењето гориво е многу побрзо. Она што треба да се има на ум е бројот на точки за гориво.

Тие се безбедни?

Брендовите со години работат на овој тип на мотори за да ја подобрат нивната ефикасност, да ги намалат трошоците и, се разбира, да ги направат безбедни како оние што работат на фосилни горива.

Покрај тоа, безбедносните стандарди што ги бараат Европа, САД и Јапонија се гаранција за безбедноста на возилата со погон на водород. Непотребно е да се каже дека Toyota го промовира тоа Резервоарот за гас на Mirai е доволно цврст за да биде отпорен на куршуми.

Дали ќе видиме ден кога сите автомобили ќе работат на водород? Времето ќе покаже се. Јасно е дека брендовите продолжуваат да инвестираат и има некои предности што го прават разумна алтернатива за транспортот со нулта емисија.

Се надевам дека со оваа информација можете да дознаете повеќе за тоа како работи водородниот мотор, неговите карактеристики, предности и недостатоци.