Hidrojen motorları, otomotiv endüstrisinin gelecekteki bahislerinden biri olmaya devam ediyor. Operasyonu ona bir dizi avantaj sağladı ve başarısızlıklarına rağmen ayakta kalmasını sağladı. Bu amaçla Toyota, BMW, Mazda, Hyundai, Ford ve diğer markalar bu teknolojiye büyük yatırımlar yaptılar. Hidrojen kullanan motorlar, içten yanmalı motorları ve yakıt hücresi dönüşüm motorlarını içerir. Birçok insan bilmiyor hidrojen motoru nasıl çalışır ve bunların avantajları ve dezavantajları.
Bu nedenle, bu makaleyi size adım adım bir hidrojen motorunun nasıl çalıştığını, özelliklerinin neler olduğunu ve motor dünyası için önemini anlatmaya adayacağız.
Hidrojen yanmalı motor nasıl çalışır?
Bu motorlar benzin olarak hidrojen kullanır. Yani bir patlama (kinetik enerji ve ısı) oluşturmak için bir yanma odasında yakarlar. Bu yüzden, geleneksel benzinli motorlar, LPG veya CNG'ye ek olarak hidrojen yakmak üzere uyarlanabilir.
Bu motorun çalışması benzinli motora çok benzer. Yakıt olarak hidrojen, oksitleyici olarak oksijen kullanılır. Kimyasal reaksiyon bir kıvılcımla başlatılır ve bir buji bir kıvılcım üretebilir. Hidrojenin karbon atomu yoktur, yani reaksiyon, iki hidrojen molekülünün bir oksijen molekülü ile birleşerek enerji ve su açığa çıkarmasıdır.
Kimyasal reaksiyonunun sonucu basitçe su buharıdır. Bununla birlikte, hidrojen yanmalı motorlar, çalışmaları sırasında bazı emisyonlar üretir. Örneğin, havadan ve yanma odasından gelen ısıdan az miktarda NOx veya piston segmanlarından bir miktar yağın yanmasından kaynaklanan emisyonlar.
Hidrojen bir gaz olduğu için 700 bar basınçta bir tankta depolanır. Bu, normal araba lastiği basıncından 350 ila 280 kat daha yüksektir. (2 ila 2,5 bar). Aşağıda gösterildiği gibi, hidrojeni sıvı halde çok düşük sıcaklıklarda depolayan arabalar da olmasına rağmen.
Hidrojen yanmalı motorlar, geleneksel yanmalı motorlara göre bazı ilginç avantajlar sunar. Örneğin teorik olarak çok ince karışımlar kullanabilirler (Lambda 2'ye yakın). Yani gelen havanın tamamını kullanmak için çok az yakıt kullanabilir ve çok verimli hale gelebilirler.
Bir hidrojen yanmalı motorun nasıl çalıştığına dair örnek
Hidrojen motoruna iyi bir örnek, 750 yılında piyasaya çıkan BMW 2000hl'dir. Aslında bir BMW benzinli motor olmasına rağmen, aynı zamanda hidrojen yakma yeteneğine de sahiptir.
Bununla birlikte, birkaç dezavantajı vardır: Birincisi, hidrojeni sıvı halde depolar. Bu, hammaddelerden yapılmış çok pahalı bir tank gerektirir. havacılık sektörü sıcaklığını -250ºC'nin altında tutmak için. Bu, yalnızca 12 ila 14 gün içinde gerçekleştirilebilir, bu süre zarfında hidrojen yavaş yavaş buharlaşır ve güvenli bir şekilde atmosfere salınır. İkinci dezavantaj, hidrojen kullanarak çok fazla güç ve verimlilik kaybetmenizdir. 7'ten sonraki BMW Hydrogen 2005, bu sorunları kısmen çözdü ve hidrojen basıncını soğuk tutmadan 700 bar'a çıkardı.
Bir başka güzel örnek de Aquarius hidrojen motorudur. İsrailli bir şirket tarafından geliştirilen hidrojen kullanımına uygun bir fosil yakıt motoru. İlk işlevsel versiyon 2014 yılında piyasaya sürüldü ve o zamandan beri revize edilmiş ve geliştirilmiş bir versiyon ortaya çıktı. Geliştiricilerine göre, yağlama yağı olmadan çalışabilir ve NOx emisyonlarını azaltmak için bir gaz değişim sistemi.
Ek olarak, hidrojen içten yanmalı motor hafiftir ve az sayıda parçaya sahiptir, bu da üretimi ucuz hale getirir. Elektrikli araçlar için menzil genişletici veya ağ için jeneratör olarak kullanılabilir.
Hidrojen yakıt hücreli motor nasıl çalışır?
Tam adı, yakıt hücresinden dönüştürülmüş bir hidrojen motorudur. "Yakıt" kelimesine rağmen hidrojen yakmazlar. Elektrolizin tersi işlemiyle elektrik üretmek için kullanırlar. Bu nedenle, hidrojen yanmalı bir motorda olduğu gibi kimyasal reaksiyonlar için piller taşırlar. hidrojen, 700 bar basınçlı tanklarda depolanır..
Sadece motora beslemek yerine, anot ve katottan (bir pil gibi) yakıt hücresine gider. Bir kez orada, hidrojen gazı (H2) zardan geçer ve onu iki hidrojen iyonuna ayırır. Hidrojen ve iki serbest elektron. Bu elektronlar anottan pilin katotuna harici bir devre aracılığıyla geçerek bir elektrik akımı oluşturur. Üretilen hidrojen iyonları havadaki oksijenle birleşerek suyu oluşturur.
Bu nedenle hidrojen yakıt hücreli bir motor sıfır emisyonludur, çünkü içten yanmalı bir motor gibi yağ yakarken üretilen gazları veya NOx'i üretmez. Bu motorlarda kullanılan diyaframlar platinden yapılmıştır ve pahalıdır. Ancak, bu yüksek maliyeti gidermek için çalışmalar var. Örneğin, Berlin Teknik Üniversitesi'nde, üretime alınırsa maliyetleri büyük ölçüde azaltabilecek bir ferroalyaj geliştirdiler.
Hidrojen motorlarının dezavantajları
- Kimyasal reaksiyonlarda kullanılan katalizörler Hidrojen yakıt hücreli motorların çoğu platin gibi pahalı malzemelerden yapılır. En azından TU Berlin'de bahsedilen gibi daha ucuz bir alternatifle değiştirilene kadar.
- Hidrojen elde etmek için, fosil yakıtların termokimyasal süreçleri veya enerji tüketimi gerektiren suyun elektrolizi ile yapılmalıdır. Hidrojen motorlarının ana eleştirisi, elektriğin doğrudan kullanım için bir elektrikli aracın pilinde depolanabilmesidir.
- Hidrojen elde edildiğinde, bir hücreye veya basınçlı tanka verilmelidir. Bu süreç ayrıca ek enerji harcaması gerektirir.
- Hidrojen pillerinin üretilmesi pahalıdır ve hidrojenin depolanması gereken yüksek basınçlara dayanacak kadar dayanıklı olmalıdır.
Hidrojen motorlarının avantajları
- Hidrojen piller, elektrikli araç pillerinden daha hafiftir. Bu nedenle akülü elektrikli kamyonlara alternatif olarak ağır taşımacılıkta kullanımı araştırılmaktadır. Uzun mesafeleri kat edebilmek için çok ağırdırlar.
- Günümüzde hidrojeni şarj etmek, bir elektrikli araba aküsünü şarj etmekten daha hızlıdır.
- Pilli elektrikli araçların aksine, hidrojen yakıt hücreli araçlar büyük pil gerektirmez. Bu nedenle, daha az lityum veya yetersiz tedarik edilebilecek diğer malzemeler gerektirir. Hidrojen içten yanmalı motorlar, doğrudan lityum pillere veya diğer benzer pillere ihtiyaç duymaz.
- Yakıt hücreleri bir arabanın ömrünü uzatabilir. Boyutları ve kapasiteleri nedeniyle değiştirilmesi pahalı olan pillerin aksine. Hidrojen motorlarıyla ilişkili piller daha küçüktür ve bu nedenle değiştirilmesi daha ucuzdur.
- Fosil yakıtlı motorlarla karşılaştırıldığında, hidrojen yakıt hücreli motorlar elektrik motorları kullanır ve bu nedenle çok sessizdir.
özerklik
Hidrojen motorlarının dezavantajı, tanklarının veya yakıt hücrelerinin çok yüksek basınçlarda hidrojen içermesi gerektiğidir. Böylece, besleme noktası da desteklediği 700 barlık basınca uygun olmalıdır..
Bu, bu tür araçlara yakıt ikmali yapabilmek için bir tedarik altyapısının oluşturulmasını gerektirir. Bununla birlikte, saf elektrikli araçlarla aynı sorunlara sahip. Ancak LPG veya GLC araçla aynı olduğu için yakıt ikmali işlemi bunlardan çok daha hızlıdır.
Şu anda hidrojen yakıt hücreli motorlarla donatılmış otomobillerin menzili benzine benzer. Örneğin, Toyota Mirai tam dolu pil ile 650 km, Hyundai Nexo 756 km ve BMW iX5 Hydrogen 700 km duyurdu.
Hopium Machina gibi diğerleri, 1.000 km'lik bir menzil açıkladı, ancak bu rakamın gerçekleştiğinde şimdi teyit edilmesi gerekecek. Her durumda, özerklik pil kadar önemli değildir, çünkü yakıt ikmali çok daha hızlıdır. Akılda tutulması gereken şey, yakıt noktalarının sayısıdır.
Güvende mi?
Markalar, verimliliklerini artırmak, maliyetleri azaltmak ve tabii ki onları fosil yakıtlarla çalışan motorlar kadar güvenli hale getirmek için yıllardır bu tip motorlar üzerinde çalışıyor.
Ayrıca Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'nın gerektirdiği güvenlik standartları, hidrojenle çalışan araçların güvenliğinin garantisidir. Söylemeye gerek yok, Toyota bunu Mirai'nin benzin deposu kurşun geçirmez olacak kadar sağlam.
Tüm arabaların hidrojenle çalıştığı bir gün görecek miyiz? Zaman herşeyi gösterecek. Markaların yatırım yapmaya devam ettiği ve sıfır emisyon taşımacılığına makul bir alternatif haline getiren bazı avantajları olduğu açıktır.
Umarım bu bilgilerle bir hidrojen motorunun nasıl çalıştığı, özellikleri, avantajları ve dezavantajları hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.