हायड्रोजन इंजिन कसे कार्य करते?

हायड्रोजन इंजिन हे ऑटोमोटिव्ह उद्योगाच्या भविष्यातील एक पैज आहेत. त्याच्या ऑपरेशनने त्याला अनेक फायदे दिले आहेत, अपयश असूनही ते चालू ठेवते. यासाठी टोयोटा, BMW, Mazda, Hyundai, Ford आणि इतर ब्रँड्सनी या तंत्रज्ञानामध्ये मोठी गुंतवणूक केली आहे. हायड्रोजन वापरणाऱ्या इंजिनमध्ये अंतर्गत ज्वलन इंजिन आणि इंधन सेल रूपांतरण इंजिन समाविष्ट आहेत. अनेकांना माहीत नाही हायड्रोजन इंजिन कसे कार्य करते आणि त्यांचे संबंधित फायदे आणि तोटे.

या कारणास्तव, आम्ही हा लेख तुम्हाला चरण-दर-चरण हायड्रोजन इंजिन कसे कार्य करते, त्याची वैशिष्ट्ये काय आहेत आणि मोटर जगासाठी त्याचे महत्त्व सांगण्यासाठी समर्पित करणार आहोत.

हायड्रोजन ज्वलन इंजिन कसे कार्य करते?

ही इंजिने गॅसोलीन म्हणून हायड्रोजन वापरतात. म्हणजेच, स्फोट (गतिज ऊर्जा आणि उष्णता) तयार करण्यासाठी ते ज्वलन कक्षात जाळतात. या कारणास्तव, पारंपारिक गॅसोलीन इंजिनला एलपीजी किंवा सीएनजी व्यतिरिक्त हायड्रोजन बर्न करण्यासाठी अनुकूल केले जाऊ शकते.

या इंजिनचे ऑपरेशन गॅसोलीन इंजिनसारखेच आहे. हायड्रोजनचा वापर इंधन म्हणून आणि ऑक्सिजनचा ऑक्सिडंट म्हणून वापर केला जातो. रासायनिक अभिक्रिया स्पार्कद्वारे सुरू होते आणि स्पार्क प्लग स्पार्क तयार करू शकतो. हायड्रोजनमध्ये कार्बनचे अणू नसतात, तर प्रतिक्रिया अशी आहे की दोन हायड्रोजन रेणू एका ऑक्सिजन रेणूसह एकत्रित होतात, ऊर्जा आणि पाणी सोडतात.

त्याच्या रासायनिक अभिक्रियाचा परिणाम म्हणजे फक्त पाण्याची वाफ. तथापि, हायड्रोजन ज्वलन इंजिन त्यांच्या ऑपरेशन दरम्यान काही उत्सर्जन निर्माण करतात. उदाहरणार्थ, हवेतून कमी प्रमाणात NOx आणि ज्वलन कक्षातील उष्णता किंवा पिस्टन रिंगमधून काही तेल जाळण्यापासून उत्सर्जन.

हायड्रोजन हा वायू असल्यामुळे तो 700 बार दाब असलेल्या टाकीत साठवला जातो. हे सामान्य कारच्या टायरच्या दाबापेक्षा 350 ते 280 पट जास्त आहे. (2 ते 2,5 बार). खाली दर्शविल्याप्रमाणे, अगदी कमी तापमानात हायड्रोजन द्रव स्वरूपात साठवणाऱ्या कार देखील आहेत.

हायड्रोजन ज्वलन इंजिन पारंपारिक ज्वलन इंजिनांपेक्षा काही मनोरंजक फायदे देतात. उदाहरणार्थ, ते सैद्धांतिकदृष्ट्या अतिशय सूक्ष्म मिश्रण वापरू शकतात (लॅम्बडा 2 जवळ). म्हणजेच, येणारी सर्व हवा वापरण्यासाठी ते अगदी कमी इंधन वापरू शकतात आणि अतिशय कार्यक्षम बनू शकतात.

हायड्रोजन ज्वलन इंजिन कसे कार्य करते याचे उदाहरण

हायड्रोजन इंजिनचे उत्तम उदाहरण म्हणजे BMW 750hl, जे 2000 मध्ये बाजारात आले. जरी ते BMW पेट्रोल इंजिन असले तरी ते हायड्रोजन जाळण्यास देखील सक्षम आहे.

तथापि, त्यात अनेक कमतरता आहेत: प्रथम, ते द्रव स्वरूपात हायड्रोजन साठवते. यासाठी मटेरियलपासून बनवलेल्या अत्यंत महागड्या टाकीची आवश्यकता आहे एरोस्पेस क्षेत्राचे तापमान -250ºC खाली ठेवण्यासाठी. हे केवळ 12 ते 14 दिवसांतच साध्य होऊ शकते, या काळात हायड्रोजन हळूहळू बाष्पीभवन होते आणि सुरक्षितपणे वातावरणात सोडले जाते. दुसरा तोटा म्हणजे हायड्रोजन वापरून तुम्ही बरीच शक्ती आणि कार्यक्षमता गमावता. 7 पासून नंतरच्या BMW हायड्रोजन 2005 ने या समस्यांचे अंशतः निराकरण केले आणि हायड्रोजनचा दाब थंड न ठेवता 700 बारपर्यंत वाढवला.

दुसरे चांगले उदाहरण म्हणजे कुंभ हायड्रोजन इंजिन. हायड्रोजनच्या वापरासाठी योग्य इस्त्रायली कंपनीने विकसित केलेले जीवाश्म इंधन इंजिन. प्रथम कार्यात्मक आवृत्ती 2014 मध्ये सादर केली गेली आणि तेव्हापासून सुधारित आणि सुधारित आवृत्ती दिसून आली. त्याच्या विकसकांच्या मते, ते तेल वंगण न करता कार्य करू शकते आणि आहे NOx उत्सर्जन कमी करण्यासाठी गॅस एक्सचेंज सिस्टम.

याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन अंतर्गत ज्वलन इंजिन हलके आहे आणि त्याचे काही भाग आहेत, ज्यामुळे ते उत्पादन करणे स्वस्त आहे. हे इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी श्रेणी विस्तारक म्हणून किंवा नेटवर्कसाठी जनरेटर म्हणून वापरले जाऊ शकते.

हायड्रोजन इंधन सेल इंजिन कसे कार्य करते?

त्याचे पूर्ण नाव इंधन सेल रूपांतरित हायड्रोजन इंजिन आहे. "इंधन" हा शब्द असूनही, ते हायड्रोजन बर्न करत नाहीत. ते इलेक्ट्रोलिसिसच्या उलट प्रक्रियेद्वारे वीज निर्माण करण्यासाठी त्याचा वापर करतात. म्हणूनच ते हायड्रोजन ज्वलन इंजिनाप्रमाणे रासायनिक अभिक्रियांसाठी बॅटरी घेऊन जातात, जेथे हायड्रोजन 700 बारच्या दाबाने टाक्यांमध्ये साठवले जाते.

एवढेच की ते मोटरला पोसण्याऐवजी ते एनोड आणि कॅथोडमधून (बॅटरीप्रमाणे) इंधन सेलमध्ये जाते. तेथे गेल्यावर, हायड्रोजन वायू (H2) पडद्यामधून जातो आणि त्याचे दोन हायड्रोजन आयनांमध्ये विभाजन होते. हायड्रोजन आणि दोन मुक्त इलेक्ट्रॉन. हे इलेक्ट्रॉन एनोडमधून बॅटरीच्या कॅथोडमध्ये बाह्य सर्किटद्वारे जातात, ज्यामुळे विद्युत प्रवाह तयार होतो. तयार होणारे हायड्रोजन आयन हवेतील ऑक्सिजनसह एकत्रित होऊन पाणी तयार करतात.

या कारणास्तव, हायड्रोजन इंधन सेल इंजिन शून्य उत्सर्जन आहे, कारण ते NOx किंवा अंतर्गत ज्वलन इंजिनाप्रमाणे तेल जाळताना तयार होणारे वायू तयार करत नाही. या इंजिनांमध्ये वापरलेले डायफ्राम हे प्लॅटिनमपासून बनवलेले असून ते महाग आहेत. तथापि, या उच्च खर्चाचे निराकरण करण्याचे काम आहे. उदाहरणार्थ, बर्लिनच्या टेक्निकल युनिव्हर्सिटीमध्ये त्यांनी फेरोअॅलॉय विकसित केले आहे, जे उत्पादनात ठेवल्यास, खर्च मोठ्या प्रमाणात कमी होऊ शकतो.

हायड्रोजन इंजिनचे तोटे

• रासायनिक अभिक्रियांमध्ये वापरलेले उत्प्रेरक हायड्रोजन इंधन सेल इंजिन प्लॅटिनमसारख्या महाग सामग्रीपासून बनविलेले असतात. कमीत कमी जोपर्यंत ते स्वस्त पर्यायाने बदलले जात नाही तोपर्यंत, TU बर्लिनमध्ये नमूद केल्याप्रमाणे.
• हायड्रोजन मिळविण्यासाठी, ते जीवाश्म इंधनाच्या थर्मोकेमिकल प्रक्रियेद्वारे किंवा पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे केले जाणे आवश्यक आहे, ज्यासाठी ऊर्जेचा वापर आवश्यक आहे. हायड्रोजन इंजिनची मुख्य टीका, कारण वीज वापरण्यासाठी इलेक्ट्रिक वाहनाच्या बॅटरीमध्ये थेट साठवली जाऊ शकते.
• हायड्रोजन मिळाल्यावर, सेल किंवा प्रेशर टाकीमध्ये सादर करणे आवश्यक आहे. या प्रक्रियेसाठी अतिरिक्त ऊर्जा खर्च देखील आवश्यक आहे.
• हायड्रोजन बॅटरी उत्पादनासाठी महाग असतात आणि हायड्रोजन संचयित करणे आवश्यक असलेल्या उच्च दाबांना तोंड देण्यासाठी खूप टिकाऊ असणे आवश्यक आहे.

हायड्रोजन इंजिनचे फायदे

• हायड्रोजन बॅटरी इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बॅटरीपेक्षा हलक्या असतात. म्हणूनच जड वाहतुकीमध्ये त्याचा वापर बॅटरी इलेक्ट्रिक ट्रकला पर्याय म्हणून तपासला जात आहे. मोठे अंतर पार करण्यास सक्षम होण्यासाठी, ते खूप जड आहेत.
• आज, इलेक्ट्रिक कारची बॅटरी चार्ज करण्यापेक्षा हायड्रोजन चार्ज करणे अधिक जलद आहे.
• बॅटरी इलेक्ट्रिक वाहनांच्या विपरीत, हायड्रोजन इंधन सेल वाहनांना मोठ्या बॅटरीची आवश्यकता नसते. म्हणून, त्याला कमी लिथियम किंवा इतर सामग्रीची आवश्यकता असते ज्याचा पुरवठा कमी असू शकतो. हायड्रोजन अंतर्गत ज्वलन इंजिनांना थेट लिथियम बॅटरी किंवा इतर तत्सम बॅटरीची आवश्यकता नसते.
• इंधन पेशी कारचे आयुष्य वाढवू शकतात. बॅटरीच्या विपरीत, ज्या त्यांच्या आकार आणि क्षमतेमुळे बदलणे महाग असतात. हायड्रोजन इंजिनशी संबंधित बॅटरी लहान असतात आणि त्यामुळे बदलण्यासाठी कमी खर्चिक असतात.
• जीवाश्म इंधन इंजिनच्या तुलनेत, हायड्रोजन इंधन सेल इंजिन इलेक्ट्रिक मोटर्स वापरतात आणि म्हणून ते खूप शांत असतात.

स्वायत्तता

हायड्रोजन इंजिनचा तोटा असा आहे की त्यांच्या टाक्या किंवा इंधन पेशींमध्ये उच्च दाबाने हायड्रोजन असणे आवश्यक आहे. अशा प्रकारे, पुरवठा बिंदूने 700 बारच्या दाबाचे देखील पालन केले पाहिजे जे ते समर्थन करतात.

यासाठी या प्रकारच्या वाहनात इंधन भरण्यास सक्षम होण्यासाठी पुरवठा पायाभूत सुविधा निर्माण करणे आवश्यक आहे. ते म्हणाले, शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनांसारखेच समस्या आहेत. तथापि, इंधन भरण्याचे ऑपरेशन यापेक्षा खूप वेगवान आहे, कारण ते LPG किंवा GLC वाहनासारखेच आहे.

सध्या हायड्रोजन इंधन सेल इंजिनसह सुसज्ज असलेल्या कारची श्रेणी गॅसोलीनसारखीच आहे. उदाहरणार्थ, Toyota Mirai ने पूर्ण बॅटरीसह 650 किमी, Hyundai Nexo 756 किमी आणि BMW iX5 हायड्रोजन 700 किमीची घोषणा केली.

Hopium Machina सारख्या इतरांनी 1.000 km च्या रेंजची घोषणा केली आहे, जरी तो आकडा आता होईल तेव्हा पुष्टी करावी लागेल. कोणत्याही परिस्थितीत, स्वायत्तता बॅटरीइतकी महत्त्वाची नाही, कारण इंधन भरणे खूप वेगवान आहे. लक्षात ठेवण्याची गोष्ट म्हणजे इंधन बिंदूंची संख्या.

ते सुरक्षित आहेत?

ब्रँड त्यांची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, खर्च कमी करण्यासाठी आणि अर्थातच, जीवाश्म इंधनावर चालणाऱ्या इंजिनइतके सुरक्षित बनवण्यासाठी या प्रकारच्या इंजिनवर वर्षानुवर्षे काम करत आहेत.

याशिवाय, युरोप, युनायटेड स्टेट्स आणि जपानला आवश्यक असलेली सुरक्षा मानके हायड्रोजनवर चालणाऱ्या वाहनांच्या सुरक्षिततेची हमी आहेत. टोयोटा हे सांगण्याची गरज नाही मिराईची गॅस टाकी बुलेटप्रूफ होण्याइतकी कठीण आहे.

सर्व गाड्या हायड्रोजनवर धावतील असा दिवस आपण पाहणार आहोत का? काळ सर्व काही दाखवेल. हे स्पष्ट आहे की ब्रँड गुंतवणूक करणे सुरू ठेवतात आणि त्याचे काही फायदे आहेत जे शून्य उत्सर्जन वाहतुकीसाठी एक वाजवी पर्याय बनवतात.

मला आशा आहे की या माहितीसह आपण हायड्रोजन इंजिन कसे कार्य करते, त्याची वैशिष्ट्ये, फायदे आणि तोटे याबद्दल अधिक जाणून घेऊ शकता.