Bawo ni engine hydrogen ṣiṣẹ?

Awọn ẹrọ hydrogen tẹsiwaju lati jẹ ọkan ninu awọn tẹtẹ iwaju ti ile-iṣẹ adaṣe. Iṣiṣẹ rẹ ti fun ni ọpọlọpọ awọn anfani, ti o jẹ ki o leefofo laibikita awọn ikuna rẹ. Ni ipari yii, Toyota, BMW, Mazda, Hyundai, Ford ati awọn ami iyasọtọ miiran ti ṣe idoko-owo nla ni imọ-ẹrọ yii. Awọn ẹrọ lilo hydrogen pẹlu awọn ẹrọ ijona inu ati awọn ẹrọ iyipada sẹẹli epo. Ọpọlọpọ eniyan ko mọ bawo ni engine hydrogen ṣiṣẹ ati awọn oniwun wọn anfani ati alailanfani.

Fun idi eyi, a yoo ṣe iyasọtọ nkan yii lati sọ fun ọ bi ẹrọ hydrogen igbese-nipasẹ-igbesẹ ṣiṣẹ, kini awọn abuda rẹ ati pataki rẹ fun agbaye mọto.

Bawo ni ẹrọ ijona hydrogen ṣe n ṣiṣẹ?

Awọn ẹrọ wọnyi lo hydrogen bi petirolu. Iyẹn ni, wọn sun u ni iyẹwu ijona lati ṣẹda bugbamu (agbara kinetic ati ooru). Fun idi eyi, mora petirolu enjini le wa ni fara lati sun hydrogen ni afikun si LPG tabi CNG.

Iṣẹ́ ẹ́ńjìnnì yìí jọra gan-an sí ti ẹ́ńjìnnì epo. A lo hydrogen bi epo ati atẹgun bi oxidant. Ihuwasi kẹmika jẹ ipilẹṣẹ nipasẹ sipaki kan ati pe pulọọgi sipaki le gbe ina kan jade. Hydrogen ko ni awọn ọta erogba, nitoribẹẹ iṣesi naa ni pe awọn moleku hydrogen meji darapọ pẹlu moleku atẹgun kan, ti n tu agbara ati omi silẹ.

Abajade ti iṣesi kemikali rẹ jẹ afẹfẹ omi lasan. Sibẹsibẹ, awọn ẹrọ ijona hydrogen ṣe awọn itujade diẹ lakoko iṣẹ wọn. Fun apẹẹrẹ, awọn iwọn kekere ti NOx lati afẹfẹ ati ooru lati iyẹwu ijona, tabi itujade lati sisun diẹ ninu epo nipasẹ awọn oruka piston.

Niwọn igba ti hydrogen jẹ gaasi, o ti fipamọ sinu ojò kan pẹlu titẹ ti 700 igi. Eyi jẹ awọn akoko 350 si 280 ti o ga ju titẹ taya ọkọ ayọkẹlẹ deede. (2 si 2,5 igi). Botilẹjẹpe awọn ọkọ ayọkẹlẹ tun wa ti o tọju hydrogen ni fọọmu omi ni awọn iwọn otutu kekere pupọ, bi a ṣe han ni isalẹ.

Awọn ẹrọ ijona hydrogen nfunni diẹ ninu awọn anfani ti o nifẹ lori awọn ẹrọ ijona aṣa. Fun apẹẹrẹ, wọn le ni imọ-jinlẹ lo awọn idapọ ti o dara pupọ (Lambda sunmo si 2). Iyẹn ni, wọn le lo epo kekere pupọ lati lo gbogbo afẹfẹ ti nwọle ki o si di daradara.

Apẹẹrẹ ti bii ẹrọ ijona hydrogen ṣe n ṣiṣẹ

Apẹẹrẹ to dara ti ẹrọ hydrogen kan ni BMW 750hl, eyiti o wa si ọja ni ọdun 2000. Botilẹjẹpe o jẹ engine petrol BMW nitootọ, o tun lagbara lati sun hydrogen.

Sibẹsibẹ, o ni ọpọlọpọ awọn abawọn: Ni akọkọ, o tọju hydrogen ni fọọmu omi. Eleyi nilo kan gan gbowolori ojò se lati awọn ohun elo lati awọn Aerospace eka lati tọju iwọn otutu rẹ ni isalẹ -250ºC. Eyi le ṣee ṣe nikan laarin awọn ọjọ 12 si 14, lakoko eyiti hydrogen n yọkuro diẹdiẹ ati pe o ti tu silẹ lailewu sinu afẹfẹ. Alailanfani keji ni pe nipa lilo hydrogen o padanu agbara pupọ ati ṣiṣe. BMW Hydrogen 7 nigbamii lati ọdun 2005 ni apakan kan yanju awọn iṣoro wọnyi ati pe o pọ si titẹ hydrogen si igi 700 lai jẹ ki o tutu.

Miran ti o dara apẹẹrẹ ni Aquarius hydrogen engine. Enjini epo fosaili ti o dagbasoke nipasẹ ile-iṣẹ Israeli ti o dara fun lilo hydrogen. Ẹya iṣẹ ṣiṣe akọkọ ni a ṣe ni ọdun 2014 ati lati igba naa ẹya ti a tunwo ati ilọsiwaju ti han. Gẹgẹbi awọn olupilẹṣẹ rẹ, o le ṣiṣẹ laisi epo lubricating ati pe o ni a gaasi paṣipaarọ eto lati din NOx itujade.

Ni afikun, ẹrọ ijona inu hydrogen jẹ ina ati pe o ni awọn apakan diẹ, ti o jẹ ki o jẹ olowo poku lati gbejade. O le ṣee lo bi ibiti o gbooro sii fun awọn ọkọ ina mọnamọna tabi bi olupilẹṣẹ fun nẹtiwọọki.

Bawo ni engine cell idana hydrogen ṣiṣẹ?

Orukọ kikun rẹ jẹ sẹẹli idana ti o yipada engine hydrogen. Pelu ọrọ naa "epo epo", wọn ko sun hydrogen. Wọn lo lati ṣe ina ina nipasẹ ọna iyipada ti electrolysis. Ti o ni idi ti won gbe awọn batiri fun kemikali aati, bi ni a hydrogen ijona engine, nibo hydrogen ti wa ni ipamọ ninu awọn tanki pẹlu kan titẹ ti 700 bar.

O kan pe dipo kikọ sii si ọkọ ayọkẹlẹ, o lọ nipasẹ anode ati cathode (bi batiri) si sẹẹli epo. Ni kete ti o wa nibẹ, gaasi hydrogen (H2) kọja nipasẹ awọ ara ilu ti o fọ si isalẹ si awọn ions hydrogen meji. Hydrogen ati awọn elekitironi ọfẹ meji. Awọn elekitironi wọnyi kọja lati anode si cathode ti batiri nipasẹ Circuit ita, ṣiṣẹda lọwọlọwọ itanna. Awọn ions hydrogen ti a ṣe ni idapo pẹlu atẹgun lati afẹfẹ lati di omi.

Fun idi eyi, ẹrọ sẹẹli epo hydrogen kan jẹ itujade odo, níwọ̀n bí kò ti ṣe NOx tàbí àwọn gáàsì tí wọ́n ń ṣe nígbà tí wọ́n bá ń sun epo bí ẹ́ńjìnnì iná inú. Awọn diaphragms ti a lo ninu awọn ẹrọ wọnyi jẹ lati Pilatnomu ati pe o jẹ gbowolori. Sibẹsibẹ, iṣẹ wa lati koju idiyele giga yii. Fun apẹẹrẹ, ni Ile-ẹkọ Imọ-ẹrọ ti Berlin wọn ti ṣe agbekalẹ ferroalloy kan ti, ti a ba fi sinu iṣelọpọ, le dinku awọn idiyele pupọ.

Awọn alailanfani ti awọn ẹrọ hydrogen

• Awọn ayase ti a lo ninu awọn aati kemikali ti awọn ẹrọ sẹẹli epo hydrogen ni a ṣe lati awọn ohun elo gbowolori, gẹgẹbi Pilatnomu. O kere ju titi yoo fi rọpo nipasẹ yiyan ti o din owo, bii eyiti a mẹnuba ninu TU Berlin.
• Lati gba hydrogen, o gbọdọ ṣee ṣe nipasẹ awọn ilana thermochemical ti awọn epo fosaili tabi nipasẹ itanna ti omi, eyiti o nilo agbara agbara. Awọn ibadi akọkọ ti awọn ẹrọ hydrogen, nitori ina le wa ni ipamọ taara ninu batiri ti ọkọ ayọkẹlẹ kan fun lilo.
• Ni kete ti o ti gba hydrogen, gbọdọ wa ni a ṣe sinu a cell tabi titẹ ojò. Ilana yii tun nilo afikun inawo agbara.
• Awọn batiri hydrogen jẹ gbowolori lati gbejade ati pe o gbọdọ jẹ ti o tọ pupọ lati koju awọn igara giga pẹlu eyiti hydrogen gbọdọ wa ni ipamọ.

Awọn anfani ti awọn ẹrọ hydrogen

• Awọn batiri hydrogen fẹẹrẹfẹ ju awọn batiri ọkọ ina lọ. Ti o ni idi ti lilo rẹ ni gbigbe gbigbe ti o wuwo ni a ṣe iwadii bi yiyan si awọn oko nla ina batiri. Lati ni anfani lati bo awọn ijinna nla, wọn wuwo pupọ.
• Loni, gbigba agbara hydrogen yiyara ju gbigba agbara batiri ọkọ ayọkẹlẹ ina lọ.
• Ko dabi awọn ọkọ ina mọnamọna batiri, awọn ọkọ sẹẹli epo hydrogen ko nilo awọn batiri nla. Nitorinaa, o nilo litiumu kekere tabi awọn ohun elo miiran ti o le wa ni ipese kukuru. Awọn ẹrọ ijona inu hydrogen ko nilo awọn batiri litiumu taara tabi awọn batiri miiran ti o jọra.
• Awọn sẹẹli epo le fa igbesi aye ọkọ ayọkẹlẹ pọ si. Ko dabi awọn batiri, eyiti o jẹ gbowolori lati rọpo nitori iwọn ati agbara wọn. Awọn batiri ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn ẹrọ hydrogen kere ati nitorinaa ko gbowolori lati rọpo.
• Ti a ṣe afiwe si awọn ẹrọ idana fosaili, awọn ẹrọ sẹẹli epo hydrogen lo awọn ero ina ati nitorinaa jẹ idakẹjẹ pupọ.

Ominira

Aila-nfani ti awọn ẹrọ hydrogen ni pe awọn tanki wọn tabi awọn sẹẹli epo gbọdọ ni hydrogen ni awọn igara ti o ga pupọ. Bayi, aaye ipese gbọdọ tun ni ibamu pẹlu titẹ awọn ọpa 700 ti o ṣe atilẹyin.

Eyi nilo kikọ awọn amayederun ipese lati ni anfani lati tun iru ọkọ ayọkẹlẹ yii. Iyẹn ti sọ, o ni awọn ọran kanna bi awọn ọkọ ina mọnamọna mimọ. Bibẹẹkọ, iṣẹ fifi epo ni iyara pupọ ju iwọnyi lọ, nitori pe o jẹ kanna bii ọkọ LPG tabi GLC.

Awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti o ni ipese lọwọlọwọ pẹlu awọn ẹrọ sẹẹli idana hydrogen ni iwọn ti o jọra si petirolu. Fun apere, Toyota Mirai kede 650 km pẹlu batiri kikun, Hyundai Nexo 756 km ati BMW iX5 Hydrogen 700 km.

Awọn miiran bii Hopium Machina ti kede ibiti o to 1.000 km, botilẹjẹpe nọmba yẹn yoo ni lati jẹrisi bayi nigbati o ba ṣẹlẹ. Ni eyikeyi idiyele, idaṣeduro ko ṣe pataki bi batiri naa, nitori fifa epo yiyara pupọ. Awọn ohun lati tọju ni lokan ni awọn nọmba ti idana ojuami.

Wọn wa lailewu?

Awọn burandi ti n ṣiṣẹ lori iru ẹrọ yii fun awọn ọdun lati mu ilọsiwaju wọn dara, dinku awọn idiyele ati, dajudaju, jẹ ki wọn jẹ ailewu bi awọn ti n ṣiṣẹ lori awọn epo fosaili.

Ni afikun, awọn iṣedede aabo ti o nilo nipasẹ Yuroopu, Amẹrika ati Japan jẹ iṣeduro aabo ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti o ni agbara hydrogen. Tialesealaini lati sọ, Toyota touts pe ojò gaasi Mirai ti le to lati jẹ alabobo.

Njẹ a yoo rii ọjọ kan nigbati gbogbo awọn ọkọ ayọkẹlẹ nṣiṣẹ lori hydrogen? Akoko yoo fihan ohun gbogbo. O han gbangba pe awọn ami iyasọtọ tẹsiwaju lati ṣe idoko-owo ati pe o ni diẹ ninu awọn anfani ti o jẹ ki o jẹ yiyan ti oye si gbigbe gbigbejade odo.

Mo nireti pe pẹlu alaye yii o le ni imọ siwaju sii nipa bii ẹrọ hydrogen ṣiṣẹ, awọn abuda rẹ, awọn anfani ati awọn aila-nfani.