ஹைட்ரஜன் எஞ்சின் எப்படி வேலை செய்கிறது?

ஹைட்ரஜன் இயந்திரங்கள் வாகனத் தொழிலின் எதிர்கால சவால்களில் ஒன்றாகத் தொடர்கின்றன. அதன் செயல்பாடு அதன் பல நன்மைகளை அளித்துள்ளது, தோல்விகள் இருந்தாலும் அதை மிதக்க வைத்துள்ளது. இந்த நோக்கத்திற்காக, டொயோட்டா, பிஎம்டபிள்யூ, மஸ்டா, ஹூண்டாய், ஃபோர்டு மற்றும் பிற பிராண்டுகள் இந்த தொழில்நுட்பத்தில் அதிக முதலீடு செய்துள்ளன. ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்தும் இயந்திரங்களில் உள் எரிப்பு இயந்திரங்கள் மற்றும் எரிபொருள் செல் மாற்றும் இயந்திரங்கள் அடங்கும். பலருக்கு தெரியாது ஹைட்ரஜன் இயந்திரம் எப்படி வேலை செய்கிறது மற்றும் அவற்றின் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்.

இந்த காரணத்திற்காக, ஒரு படிப்படியான ஹைட்ரஜன் இயந்திரம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது, அதன் பண்புகள் மற்றும் மோட்டார் உலகத்திற்கான அதன் முக்கியத்துவம் என்ன என்பதை உங்களுக்குச் சொல்ல இந்தக் கட்டுரையை நாங்கள் அர்ப்பணிக்கப் போகிறோம்.

ஹைட்ரஜன் எரிப்பு இயந்திரம் எவ்வாறு வேலை செய்கிறது?

இந்த இயந்திரங்கள் ஹைட்ரஜனை பெட்ரோலாகப் பயன்படுத்துகின்றன. அதாவது, ஒரு வெடிப்பை (இயக்க ஆற்றல் மற்றும் வெப்பம்) உருவாக்க எரிப்பு அறையில் எரிக்கிறார்கள். இந்த காரணத்திற்காக, வழக்கமான பெட்ரோல் என்ஜின்கள் எல்பிஜி அல்லது சிஎன்ஜிக்கு கூடுதலாக ஹைட்ரஜனை எரிக்க மாற்றியமைக்கப்படலாம்.

இந்த இன்ஜினின் செயல்பாடு பெட்ரோல் எஞ்சினுடன் மிகவும் ஒத்திருக்கிறது. ஹைட்ரஜன் எரிபொருளாகவும், ஆக்ஸிஜன் ஆக்ஸிஜனேற்றமாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இரசாயன எதிர்வினை ஒரு தீப்பொறியால் தொடங்கப்படுகிறது மற்றும் ஒரு தீப்பொறி பிளக் ஒரு தீப்பொறியை உருவாக்க முடியும். ஹைட்ரஜனில் கார்பன் அணுக்கள் இல்லை இரண்டு ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் ஒரு ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுடன் இணைந்து, ஆற்றலையும் நீரையும் வெளியிடுகிறது.

அதன் இரசாயன எதிர்வினையின் விளைவு வெறுமனே நீராவி ஆகும். இருப்பினும், ஹைட்ரஜன் எரிப்பு இயந்திரங்கள் அவற்றின் செயல்பாட்டின் போது சில உமிழ்வுகளை உருவாக்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, காற்றில் இருந்து சிறிய அளவிலான NOx மற்றும் எரிப்பு அறையிலிருந்து வெப்பம், அல்லது பிஸ்டன் வளையங்கள் வழியாக சில எண்ணெய்களை எரிப்பதால் ஏற்படும் உமிழ்வுகள்.

ஹைட்ரஜன் ஒரு வாயு என்பதால், அது 700 பார் அழுத்தம் கொண்ட தொட்டியில் சேமிக்கப்படுகிறது. இது சாதாரண கார் டயர் அழுத்தத்தை விட 350 முதல் 280 மடங்கு அதிகமாகும். (2 முதல் 2,5 பார்). கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் ஹைட்ரஜனை திரவ வடிவில் சேமிக்கும் கார்களும் உள்ளன.

ஹைட்ரஜன் எரிப்பு இயந்திரங்கள் வழக்கமான எரிப்பு இயந்திரங்களை விட சில சுவாரஸ்யமான நன்மைகளை வழங்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, அவர்கள் கோட்பாட்டளவில் மிகச் சிறந்த கலவைகளைப் பயன்படுத்தலாம் (லாம்ப்டா 2 க்கு அருகில்). அதாவது, உள்வரும் அனைத்து காற்றையும் பயன்படுத்த அவர்கள் மிகக் குறைந்த எரிபொருளைப் பயன்படுத்த முடியும் மற்றும் மிகவும் திறமையானவர்களாக மாறலாம்.

ஹைட்ரஜன் எரிப்பு இயந்திரம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதற்கான எடுத்துக்காட்டு

ஹைட்ரஜன் எஞ்சினுக்கு ஒரு சிறந்த உதாரணம் BMW 750hl, இது 2000 ஆம் ஆண்டில் சந்தைக்கு வந்தது. இது உண்மையில் BMW பெட்ரோல் எஞ்சினாக இருந்தாலும், இது ஹைட்ரஜனை எரிக்கும் திறன் கொண்டது.

இருப்பினும், இது பல குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது: முதலில், இது ஹைட்ரஜனை திரவ வடிவில் சேமிக்கிறது. இதற்கு மிகவும் விலையுயர்ந்த தொட்டி தேவைப்படும் விண்வெளித் துறையானது அதன் வெப்பநிலையை -250ºCக்குக் கீழே வைத்திருக்க வேண்டும். இது 12 முதல் 14 நாட்களுக்குள் மட்டுமே அடைய முடியும், அந்த நேரத்தில் ஹைட்ரஜன் படிப்படியாக ஆவியாகி வளிமண்டலத்தில் பாதுகாப்பாக வெளியிடப்படுகிறது. இரண்டாவது குறைபாடு என்னவென்றால், ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் நீங்கள் அதிக சக்தியையும் செயல்திறனையும் இழக்கிறீர்கள். 7 இல் இருந்து வந்த பிஎம்டபிள்யூ ஹைட்ரஜன் 2005 இந்த சிக்கல்களை ஓரளவு தீர்த்து, குளிர்ச்சியாக இல்லாமல் ஹைட்ரஜன் அழுத்தத்தை 700 பட்டியாக அதிகரித்தது.

மற்றொரு நல்ல உதாரணம் அக்வாரிஸ் ஹைட்ரஜன் இயந்திரம். ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்துவதற்கு ஏற்ற ஒரு இஸ்ரேலிய நிறுவனத்தால் உருவாக்கப்பட்ட புதைபடிவ எரிபொருள் இயந்திரம். முதல் செயல்பாட்டு பதிப்பு 2014 இல் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, அதன் பின்னர் திருத்தப்பட்ட மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட பதிப்பு தோன்றியது. அதன் டெவலப்பர்களின் கூற்றுப்படி, இது மசகு எண்ணெய் இல்லாமல் வேலை செய்ய முடியும் NOx உமிழ்வைக் குறைக்க ஒரு வாயு பரிமாற்ற அமைப்பு.

கூடுதலாக, ஹைட்ரஜன் உள் எரிப்பு இயந்திரம் இலகுவானது மற்றும் சில பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது, இதனால் உற்பத்தி செய்வது மலிவானது. இது மின்சார வாகனங்களுக்கான ரேஞ்ச் நீட்டிப்பாகவோ அல்லது நெட்வொர்க்கிற்கான ஜெனரேட்டராகவோ பயன்படுத்தப்படலாம்.

ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் எஞ்சின் எப்படி வேலை செய்கிறது?

இதன் முழுப்பெயர் எரிபொருள் செல் மாற்றப்பட்ட ஹைட்ரஜன் இயந்திரம். "எரிபொருள்" என்ற வார்த்தை இருந்தபோதிலும், அவை ஹைட்ரஜனை எரிப்பதில்லை. மின்னாற்பகுப்பின் தலைகீழ் செயல்முறை மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்க அவர்கள் அதைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். அதனால்தான், ஹைட்ரஜன் எரிப்பு இயந்திரத்தில், இரசாயன எதிர்வினைகளுக்கு பேட்டரிகளை எடுத்துச் செல்கிறார்கள் ஹைட்ரஜன் 700 பார் அழுத்தத்துடன் தொட்டிகளில் சேமிக்கப்படுகிறது.

மோட்டாருக்கு ஊட்டுவதற்குப் பதிலாக, அது அனோட் மற்றும் கேத்தோடு (பேட்டரி போன்றது) வழியாக எரிபொருள் செல்லுக்குச் செல்கிறது. அங்கு சென்றதும், ஹைட்ரஜன் வாயு (H2) சவ்வு வழியாகச் சென்று அதை இரண்டு ஹைட்ரஜன் அயனிகளாக உடைக்கிறது. ஹைட்ரஜன் மற்றும் இரண்டு இலவச எலக்ட்ரான்கள். இந்த எலக்ட்ரான்கள் அனோடில் இருந்து பேட்டரியின் கேத்தோடிற்கு வெளிப்புற சுற்று வழியாக கடந்து, ஒரு மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது. உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜன் அயனிகள் காற்றில் இருந்து ஆக்ஸிஜனுடன் இணைந்து தண்ணீரை உருவாக்குகின்றன.

இந்த காரணத்திற்காக, ஒரு ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் இயந்திரம் பூஜ்ஜிய உமிழ்வைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் இது NOx அல்லது உள் எரிப்பு இயந்திரம் போன்ற எண்ணெயை எரிக்கும் போது உருவாகும் வாயுக்களை உற்பத்தி செய்யாது. இந்த என்ஜின்களில் பயன்படுத்தப்படும் டயாபிராம்கள் பிளாட்டினத்தால் செய்யப்பட்டவை மற்றும் விலை உயர்ந்தவை. இருப்பினும், இந்த உயர் செலவை நிவர்த்தி செய்வதற்கான வேலை உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, பெர்லின் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தில் அவர்கள் ஒரு ஃபெரோஅலாய் ஒன்றை உருவாக்கியுள்ளனர், அது உற்பத்தியில் ஈடுபட்டால், செலவுகளை வெகுவாகக் குறைக்கும்.

ஹைட்ரஜன் இயந்திரங்களின் தீமைகள்

• இரசாயன எதிர்வினைகளில் பயன்படுத்தப்படும் வினையூக்கிகள் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் என்ஜின்கள் பிளாட்டினம் போன்ற விலையுயர்ந்த பொருட்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன. குறைந்த பட்சம் TU பெர்லினில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளதைப் போன்ற மலிவான மாற்று மூலம் மாற்றப்படும் வரை.
• ஹைட்ரஜனைப் பெற, அது புதைபடிவ எரிபொருட்களின் தெர்மோகெமிக்கல் செயல்முறைகள் அல்லது நீரின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும், இதற்கு ஆற்றல் நுகர்வு தேவைப்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் என்ஜின்களின் முக்கிய விமர்சனம், மின்சாரத்தை நேரடியாக மின்சார வாகனத்தின் பேட்டரியில் சேமித்து பயன்படுத்த முடியும்.
• ஹைட்ரஜன் கிடைத்தவுடன், ஒரு செல் அல்லது அழுத்தம் தொட்டியில் அறிமுகப்படுத்தப்பட வேண்டும். இந்த செயல்முறைக்கு கூடுதல் ஆற்றல் செலவும் தேவைப்படுகிறது.
• ஹைட்ரஜன் பேட்டரிகள் உற்பத்தி செய்வதற்கு விலை அதிகம் மற்றும் ஹைட்ரஜன் சேமிக்கப்பட வேண்டிய உயர் அழுத்தத்தைத் தாங்கும் வகையில் மிகவும் நீடித்ததாக இருக்க வேண்டும்.

ஹைட்ரஜன் இயந்திரங்களின் நன்மைகள்

• ஹைட்ரஜன் பேட்டரிகள் மின்சார வாகன பேட்டரிகளை விட இலகுவானவை. அதனால்தான் பேட்டரி மின்சார லாரிகளுக்கு மாற்றாக கனரக போக்குவரத்தில் இதைப் பயன்படுத்துவது குறித்து ஆராயப்பட்டு வருகிறது. அதிக தூரத்தை கடக்க, அவை மிகவும் கனமானவை.
• இன்று, மின்சார கார் பேட்டரியை சார்ஜ் செய்வதை விட ஹைட்ரஜனை சார்ஜ் செய்வது வேகமானது.
• பேட்டரி மின்சார வாகனங்கள் போலல்லாமல், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் வாகனங்களுக்கு பெரிய பேட்டரிகள் தேவையில்லை. எனவே, இதற்கு குறைந்த லித்தியம் அல்லது பற்றாக்குறையாக இருக்கும் பிற பொருட்கள் தேவைப்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் உள் எரிப்பு இயந்திரங்களுக்கு நேரடியாக லித்தியம் பேட்டரிகள் அல்லது பிற ஒத்த பேட்டரிகள் தேவையில்லை.
• எரிபொருள் செல்கள் காரின் ஆயுளை நீட்டிக்கும். பேட்டரிகள் போலல்லாமல், அவற்றின் அளவு மற்றும் திறன் காரணமாக மாற்றுவதற்கு விலை அதிகம். ஹைட்ரஜன் என்ஜின்களுடன் தொடர்புடைய பேட்டரிகள் சிறியவை, எனவே மாற்றுவதற்கு குறைந்த விலை.
• புதைபடிவ எரிபொருள் இயந்திரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் இயந்திரங்கள் மின்சார மோட்டார்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, எனவே அவை மிகவும் அமைதியாக இருக்கின்றன.

சுயாட்சி

ஹைட்ரஜன் என்ஜின்களின் தீமை என்னவென்றால், அவற்றின் தொட்டிகள் அல்லது எரிபொருள் செல்கள் மிக அதிக அழுத்தத்தில் ஹைட்ரஜனைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். இதனால், விநியோகப் புள்ளி அது ஆதரிக்கும் 700 பார்களின் அழுத்தத்திற்கும் இணங்க வேண்டும்.

இந்த வகை வாகனங்களுக்கு எரிபொருள் நிரப்புவதற்கு ஒரு விநியோக உள்கட்டமைப்பை உருவாக்க வேண்டும். தூய எலெக்ட்ரிக் வாகனங்களைப் போன்றே இதிலும் சிக்கல் உள்ளது. இருப்பினும், எல்பிஜி அல்லது ஜிஎல்சி வாகனத்தைப் போலவே எரிபொருள் நிரப்பும் செயல்பாடு இவற்றை விட மிக வேகமாக இருக்கும்.

தற்போது ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் என்ஜின்கள் பொருத்தப்பட்ட கார்கள் பெட்ரோல் போன்ற வரம்பைக் கொண்டுள்ளன. உதாரணத்திற்கு, Toyota Mirai முழு பேட்டரியுடன் 650 கிமீ, Hyundai Nexo 756 km மற்றும் BMW iX5 ஹைட்ரஜன் 700 கிமீ என அறிவித்தது.

ஹோபியம் மச்சினா போன்ற மற்றவை 1.000 கிமீ வரம்பை அறிவித்துள்ளன, இருப்பினும் அது எப்போது நடக்கும் என்பதை இப்போது உறுதிப்படுத்த வேண்டும். எப்படியிருந்தாலும், பேட்டரியைப் போல சுயாட்சி முக்கியமானது அல்ல, ஏனென்றால் எரிபொருள் நிரப்புதல் மிக வேகமாக இருக்கும். மனதில் கொள்ள வேண்டிய விஷயம் எரிபொருள் புள்ளிகளின் எண்ணிக்கை.

அவர்கள் பாதுகாப்பாக இருக்கிறார்களா?

பிராண்டுகள் தங்கள் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும், செலவுகளைக் குறைக்கவும், நிச்சயமாக, புதைபடிவ எரிபொருளில் இயங்கும் இயந்திரங்களைப் போல பாதுகாப்பாகவும் மாற்றுவதற்காக இந்த வகை இயந்திரத்தில் பல ஆண்டுகளாக வேலை செய்கின்றன.

கூடுதலாக, ஐரோப்பா, அமெரிக்கா மற்றும் ஜப்பான் ஆகியவற்றால் தேவைப்படும் பாதுகாப்பு தரநிலைகள் ஹைட்ரஜனில் இயங்கும் வாகனங்களின் பாதுகாப்பிற்கான உத்தரவாதமாகும். டொயோட்டா அதைப் பற்றி சொல்லத் தேவையில்லை மிராயின் எரிவாயு தொட்டி குண்டு துளைக்காத அளவுக்கு கடினமானது.

எல்லா கார்களும் ஹைட்ரஜனில் இயங்கும் நாளைப் பார்ப்போமா? காலம் எல்லாவற்றையும் காட்டும். பிராண்டுகள் தொடர்ந்து முதலீடு செய்கின்றன என்பது தெளிவாகிறது மற்றும் பூஜ்ஜிய உமிழ்வு போக்குவரத்திற்கு நியாயமான மாற்றாக இது சில நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.

இந்த தகவலின் மூலம் ஹைட்ரஜன் இயந்திரம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது, அதன் பண்புகள், நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் பற்றி மேலும் அறியலாம் என்று நம்புகிறேன்.