Мотори на водоник и даље су једна од будућих опклада аутомобилске индустрије. Његов рад му је дао низ предности, одржавајући га на површини упркос својим неуспесима. У ту сврху, Тоиота, БМВ, Мазда, Хиундаи, Форд и други брендови су уложили велика средства у ову технологију. Мотори који користе водоник укључују моторе са унутрашњим сагоревањем и моторе за конверзију горивих ћелија. Многи људи не знају како ради мотор на водоник и њихове одговарајуће предности и недостатке.
Из тог разлога, овај чланак ћемо посветити томе да вам испричамо како корак по корак функционише мотор на водоник, које су његове карактеристике и значај за свет мотора.
Како функционише мотор са сагоревањем водоника?
Ови мотори користе водоник као бензин. То јест, они га спаљују у комори за сагоревање да би створили експлозију (кинетичка енергија и топлота). Из тог разлога, конвенционални бензински мотори се могу прилагодити да сагоревају водоник поред ТНГ или ЦНГ.
Рад овог мотора је веома сличан оном код бензинског мотора. Водоник се користи као гориво, а кисеоник као оксидант. Хемијска реакција се покреће варницом и свећица може произвести варницу. Водоник нема атоме угљеника, па је реакција да се два молекула водоника комбинују са једним молекулом кисеоника, ослобађајући енергију и воду.
Резултат његове хемијске реакције је једноставно водена пара. Међутим, мотори са сагоревањем водоника стварају одређене емисије током свог рада. На пример, мале количине НОк из ваздуха и топлоте из коморе за сагоревање, или емисије из сагоревања уља кроз клипне прстенове.
Како је водоник гас, он се чува у резервоару под притиском од 700 бара. Ово је 350 до 280 пута више од нормалног притиска у аутомобилским гумама. (2 до 2,5 бара). Иако постоје и аутомобили који складиште водоник у течном облику на веома ниским температурама, као што је приказано у наставку.
Мотори са сагоревањем водоника нуде неке занимљиве предности у односу на конвенционалне моторе са сагоревањем. На пример, они теоретски могу да користе веома фине мешавине (Ламбда близу 2). То јест, они могу да користе веома мало горива да искористе сав долазни ваздух и постану веома ефикасни.
Пример рада мотора са сагоревањем водоника
Добар пример водоничног мотора је БМВ 750хл, који је изашао на тржиште 2000. Иако је заправо БМВ бензински мотор, он је такође способан да сагорева водоник.
Међутим, има неколико недостатака: прво, складишти водоник у течном облику. Ово захтева веома скуп резервоар направљен од материјала из ваздухопловном сектору да задржи температуру испод -250ºЦ. Ово се може постићи само у року од 12 до 14 дана, за које време водоник постепено испарава и безбедно се испушта у атмосферу. Други недостатак је што коришћењем водоника губите много снаге и ефикасности. Каснији БМВ Хидроген 7 из 2005. године је делимично решио ове проблеме и повећао притисак водоника на 700 бара, а да га није одржао хладним.
Још један добар пример је водонични мотор Акуариус. Мотор на фосилна горива развијен од стране израелске компаније погодан за коришћење водоника. Прва функционална верзија је представљена 2014. године и од тада се појавила ревидирана и побољшана верзија. Према његовим програмерима, може да ради без уља за подмазивање и има систем размене гаса за смањење емисије НОк.
Поред тога, мотор са унутрашњим сагоревањем на водоник је лаган и има мало делова, што га чини јефтиним за производњу. Може се користити као проширивач домета за електрична возила или као генератор за мрежу.
Како функционише мотор са водоничним горивним ћелијама?
Његово пуно име је мотор на водоник који се претвара у гориве ћелије. Упркос речи "гориво", они не сагоревају водоник. Они га користе за генерисање електричне енергије кроз обрнути процес електролизе. Зато носе батерије за хемијске реакције, као у мотору са сагоревањем водоника, где водоник се складишти у резервоарима под притиском од 700 бара.
Само што уместо да га доведе до мотора, он иде кроз аноду и катоду (као батерија) до горивне ћелије. Једном тамо, гас водоник (Х2) пролази кроз мембрану и разлаже је на два водоникова јона. Водоник и два слободна електрона. Ови електрони пролазе од аноде до катоде батерије кроз спољашње коло, стварајући електричну струју. Произведени јони водоника се комбинују са кисеоником из ваздуха и формирају воду.
Из тог разлога, мотор са водоничним горивим ћелијама има нулту емисију, пошто не производи НОк или гасове који се производе при сагоревању уља као мотор са унутрашњим сагоревањем. Дијафрагме које се користе у овим моторима су направљене од платине и скупе су. Међутим, има посла на решавању ове високе цене. На пример, на Техничком универзитету у Берлину развили су феролегуру која би, ако би се ставила у производњу, могла значајно да смањи трошкове.
Недостаци водоничних мотора
- Катализатори који се користе у хемијским реакцијама мотори са водоничним горивним ћелијама су направљени од скупих материјала, као што је платина. Бар док је не замени јефтинија алтернатива, попут оне која се помиње у ТУ Берлин.
- Да би се водоник добио, то се мора урадити термохемијским процесима фосилних горива или електролизом воде, што захтева потрошњу енергије. Главна критика је водоничним моторима, јер се електрична енергија може складиштити директно у батерији електричног возила за употребу.
- Када се водоник добије, мора да се унесе у ћелију или резервоар под притиском. Овај процес такође захтева додатну потрошњу енергије.
- Водоничке батерије су скупе за производњу и морају бити веома издржљиве да би издржале високе притиске са којима се водоник мора складиштити.
Предности мотора на водоник
- Водоничке батерије су лакше од батерија електричних возила. Због тога се истражује његова употреба у тешком транспорту као алтернатива акумулаторским електричним камионима. Да би могли да пређу велике удаљености, веома су тешки.
- Данас је пуњење водоником брже од пуњења батерије електричног аутомобила.
- За разлику од електричних возила на батерије, возила са водоничним горивним ћелијама не захтевају велике батерије. Због тога је потребно мање литијума или других материјала који могу бити у недостатку. Мотори са унутрашњим сагоревањем на водоник не захтевају директно литијумске батерије или друге сличне батерије.
- Горивне ћелије могу продужити животни век аутомобила. За разлику од батерија које је због величине и капацитета скупа замена. Батерије повезане са водоничним моторима су мање и стога јефтиније за замену.
- У поређењу са моторима на фосилна горива, мотори са водоничним горивним ћелијама користе електричне моторе и стога су веома тихи.
Аутономи
Недостатак водоничних мотора је што њихови резервоари или горивне ћелије морају да садрже водоник под веома високим притисцима. Тако, тачка напајања такође мора бити усклађена са притиском од 700 бара који подржава.
Ово захтева изградњу инфраструктуре за снабдевање да би се ова врста возила могла напунити горивом. Међутим, има исте проблеме као и чиста електрична возила. Међутим, операција допуњавања горива је много бржа од ових, јер је иста као код возила на ТНГ или ГЛЦ.
Аутомобили који су тренутно опремљени моторима са водоничним горивним ћелијама имају домет сличан бензину. На пример, Тоиота Мираи је најавила 650 км са пуном батеријом, Хиундаи Неко 756 км и БМВ иКс5 Хидроген 700 км.
Други попут Хопиум Мацхине најавили су домет од 1.000 км, иако ће та цифра сада морати да буде потврђена када се то догоди. У сваком случају, аутономија није толико битна као батерија, јер је пуњење много брже. Оно што треба имати на уму је број бодова за гориво.
Јесу ли на сигурном?
Брендови годинама раде на овом типу мотора како би побољшали њихову ефикасност, смањили трошкове и, наравно, учинили их сигурним као и они који раде на фосилна горива.
Поред тога, безбедносни стандарди које захтевају Европа, Сједињене Државе и Јапан су гаранција безбедности возила на водоник. Непотребно је рећи да Тојота то рекламира Мираијев резервоар за гас је довољно чврст да буде отпоран на метке.
Хоћемо ли дочекати дан када сви аутомобили раде на водоник? Време ће све показати. Јасно је да брендови настављају да улажу и да има неке предности које га чине разумном алтернативом транспорту са нултом емисијом.
Надам се да са овим информацијама можете сазнати више о томе како ради мотор на водоник, његове карактеристике, предности и мане.