Эксплуатацыя вадароднага аўтамабіля (паліўнага элемента)
Змест
Яшчэ адна альтэрнатыва для эксплуатацыі электрамабіляў, вадародны раствор, доўгі час вывучалася немцамі і японцамі. Еўропа, якую Tesla лічыць няўстойлівай, тым не менш вырашае паставіць пакет на гэтую тэхналогію (у глабальным маштабе, а не з адзінай мэтай прывядзення ў рух аўтамабіляў). Такім чынам, давайце паглядзім, як працуе вадародны аўтамабіль, які, такім чынам, зяўляецца толькі варыянтам электрамабіля.
Чытайце таксама:
- Ці жыццяздольны вадародны аўтамабіль?
- У чым перавагі і недахопы паліўнага элемента
Некалькі тыпаў вадародных аўтамабіляў
У той час як бягучая тэхналогія дакранаецца аўтамабіляў, у якіх для сілкавання электрарухавікоў выкарыстоўваюцца паліўныя элементы, вадарод таксама можна выкарыстоўваць у поршневых аўтамабілях унутранага згарання. Гэта сапраўды газ, які можна выкарыстоўваць гэтак жа, як СНД і ЗПГ, якія ўжо выкарыстоўваюцца ў нашых аўтамабілях. Аднак ад гэтай ідэі адмовіліся, поршневы рухавік сапраўды больш адпавядае часу…
Вось Toyota Mirai, якая працуе на вадародзе. Прадаецца ў ЗША, яго няма ў Францыі, таму што там няма пункта раздачы вадароду… Спазніўся з электрычнымі клемамі, мы ўжо адстаем па вадароду!
прынцып дзеяння
Калі б нам давялося рэзюмаваць сістэму ў адной прапанове, я б сказаў, штогэта электрарухавік хто ходзіць з carburant не забруджвае навакольнае асяроддзе (у эксплуатацыі, а не ў вытворчасці). Замест таго, каб зараджаць акумулятар з дапамогай відэльца і, такім чынам, электрычнасці, мы напаўняем яго вадкасцю. Вось чаму мы называем сістэму паліўных элементаў (гэта
назапашвацца
які працуе з палівам, якое
спажываецца
et
знікае з танка
). Фактычна, адзіная розніца з электрарухавіком заключаецца ў захоўванні энергіі, тут у вадкай, а не ў хімічнай форме.
Таму варта адзначыць, што батарэя разраджаецца, у адрозненне ад літыевай ці нават свінцовай батарэі (гл. Спасылкі, каб даведацца, як яны працуюць).
Карта тэхналагічнага працэсу
Вадарод = гібрыд?
Амаль… Сапраўды, у іх сістэматычна ёсць дадатковая літыевая батарэя, карыснасць якой я растлумачу ніжэй. Такім чынам, можна працаваць толькі на вадародзе, толькі выкарыстоўваючы звычайную батарэю ці нават тое і іншае адначасова.
Кампаненты
Бак з вадародам
У нас ёсць рэзервуар, у якім можа захоўвацца ад 5 да 10 кг вадароду, ведаючы, што кожны кілаграм змяшчае 33.3 квтч энергіі (у параўнанні з электрамабілямі, якія маюць ад 35 да 100 квтч). Рэзервуар адрозніваецца асаблівай тэхнікай і трываласцю, каб вытрымліваць унутраны ціск ад 350 да 700 бар.
Паліўнае вочка
Паліўны элемент будзе забяспечваць сілкаванне электрарухавіка аўтамабіля, як і звычайная літыевая батарэя. Аднак яму патрэбнае паліва, а менавіта вадарод з бака. Ён зроблены з вельмі дарагой плаціны, але ў самых сучасных мадыфікацыях абыходзіцца без яе.
Буферная батарэя
Гэта не абавязкова, але гэта стандарт для вадародных транспартных сродкаў. Сапраўды, ён служыць рэзервовай батарэяй, узмацняльнікам магутнасці (можа працаваць раўналежна з паліўным элементам), але таксама і, першым чынам, ён служыць для ўзнаўлення кінэтычнай энергіі падчас запаволення і тармажэнні.
Сілавая электроніка
Не паказана на маёй верхняй дыяграме, сілавая электроніка кіруе, перарывае і выпроствае (пераўтварэнне паміж зменным і сталым токамі) розныя токі, якія праходзяць праз розныя кампаненты аўтамабіля.
Запраўка
Праца паліўных элементаў: каталіз
Мэта складаецца ў тым, каб дастаць электроны (электрычнасць) з вадароду, каб адправіць іх у электрарухавік. Усё гэта робіцца з дапамогай кантраляванай электрахімічнай рэакцыі, якая дазваляе падзяліць электроны з аднаго боку (у кірунку да рухавіка) і пратоны з іншай (у паліўным элеменце). Уся сустрэча ў выніку ў катодзе, дзе сканчаецца рэакцыя: канчатковая "сумесь" дае ваду, якая адпампоўваецца з сістэмы (выхлап).
Вось схема каталізу, які складаецца ў выманні электрычнасці з вадароду (зваротны электролізу).
Тут мы бачым функцыянаванне паліўнага элемента, а менавіта з'ява каталізу.
Вадарод H2 (гэта значыць два атама H вадароду, склееныя разам: дигидроген) ідзе злева направа. Па меры набліжэння да анода ён губляе сваё ядро (пратон), якое будзе засмоктвацца ўніз (з-за з'явы акіслення). Затым электроны працягнуць свой шлях справа, каб пасля выкарыстоўваць электрарухавік.
У сваю чаргу, мы збіраем усё нанова дзякуючы ўпырскванню O2 (кісларод, які паступае з паветра дзякуючы кампрэсару) на боку катода, што натуральнай выявай дазволіць утварыць малекулу вады (якая будзе каталізаваць усе элементы ў адзінае цэлае). малекула, якая ўяўляе сабой сукупнасць Hs і Os).
Рэзюмэ хімічных / фізічных рэакцый
АНОД : на анодзе атам вадароду «разрэзаны» напалову (Н2 = 2е- + 2Н +). Ядро (іён H +) апускаецца да катода, у той час як электроны (e-) працягваюць свой шлях з-за сваёй няздольнасці прайсці праз электраліт (прастора паміж анодам і катодам).
КАТОД: на катодзе мы бачым зваротныя (рознымі шляхамі) іёны H + і e- электроны. Затым дастаткова ўвесці атамы кіслароду, каб усе гэтыя элементы захацелі сабрацца, што затым прыводзіць да стварэння малекулы вады, якая складаецца з двух атамаў вадароду і аднаго атама кіслароду. Або формула: 2e- + 2H+ + O2 = H2O
Ураджай?
Калі разглядаць толькі сам аўтамабіль, а менавіта эфектыўнасць бака да канца колаў (трансфармацыя матэрыялу / механічнае ўзмацненне), мы тут крыху ніжэй за 50%. Сапраўды, акумулятар мае ККД каля 50%, а электрарухавік - каля 90%. Такім чынам, у нас спачатку фільтраванне 50%, а потым 10%.
Калі мы прымем да ўвагі ККД электрастанцыі, якая выпрацоўвае энергію, то да вытворчасці вадароду ці нават размеркавання электраэнергіі (у выпадку літыя) мы маем 25% для вадароду і 70% для электрычнасці (прыблізна сярэднія, відавочна).
Больш падрабязна аб даходнасці тут.
Розніца паміж вадародным аўтамабілем і электрамабілем на літыевай батарэі?
Машыны абсалютна такія ж, за выключэннем свайго энергетычнага бака . Такім чынам, гэта электрамабілі, у якіх выкарыстоўваюцца ротарна-статарныя рухавікі (індукцыйныя, з пастаяннымі магнітамі ці нават рэактыўныя).
Калі літыевая батарэя таксама працуе дзякуючы хімічнай рэакцыі ўсярэдзіне яе (рэакцыя, якая натуральнай выявай вырабляе электрычнасць: дакладней, электроны), з яе нічога не выходзіць, ёсць толькі ўнутранае пераўтварэнне. Каб вярнуцца ў зыходны стан (падзарадка), дастаткова прапусціць ток (падключыцца да сектара) і хімічная рэакцыя зноў пачнецца ў зваротным напрамку. Праблема ў тым, што на гэта патрэбны час, нават з нагнятальнікамі.
Для вадароднага рухавіка, які ўяўляе сабой класічны электрарухавік, які сілкуецца ад паліўнай батарэі (гэта значыць ад вадароду), батарэя расходуе вадарод падчас хімічнай рэакцыі. Ён апаражняецца праз выхлап, які выдаляе вадзяную пару (вынік хімічнай рэакцыі).
Такім чынам, з лагічнага пункта гледжання, мы маглі б адаптаваць любы электрамабіль да вадароднага аўтамабіля, дастаткова замяніць літыевую батарэю на паліўны элемент. Такім чынам, у вашым разуменні "вадародны рухавік" варта разглядаць у першую чаргу як электрарухавік (паглядзіце, як ён працуе тут). Ён абавязкова набліжаецца да яго не таму, што ён запраўляецца як сутнасць.
Хімічная рэакцыя ў аснове гэтай таблеткі вырабляе цяплаз электрычнасць (што нам спатрэбіцца для электрарухавіка) і вада.
Чаму не ўсюды?
Асноўная тэхнічная праблема вадароду звязана з бяспекай захоўвання. Насамрэч, як і звадкаваны нафтавы газ, гэтае паліва небяспечна, паколькі пры кантакце з паветрам яно становіцца лёгкаўзгаральным (і гэта яшчэ не ўсё). Такім чынам, праблема заключаецца не толькі ў запраўцы аўтамабіля палівам, але і ў наяўнасці дастаткова моцнага бака, каб вытрымаць любую аварыю. Вядома, дадатковы кошт таксама з'яўляецца вялікім тормазам, і здаецца, што яна менш жыццяздольная, чым літый-іённы акумулятар, сабекошт якога рэзка падае.
Нарэшце, вытворчая і збытавая сетка ў свеце вельмі слаба развіта, і ўрады жадаюць вырабляць вадарод шляхам электролізу з выкарыстаннем аднаўляльных крыніц энергіі (шматлікія адмыслоўцы кажуць аб утапічнай схеме, якая не можа быць рэалізаваная ў нашай "раптоўнай" рэальнасці).
У канчатковым выніку існуе больш шанцаў, што звычайная электрычнасць будзе абраным рашэннем будучыні, а не вадарод, які будзе выкарыстоўвацца для цэлага шэрагу прыкладанняў, акрамя індывідуальнай мабільнасці.
Усе каментары і рэакцыі
Дернье каментар апублікаваны:
Бернард (Дата: 2021 г., 09:23:14)
Прывітанне,
Дзякуй за гэтыя моцныя і цікавыя ідэі. Я пайду з сайта з новым светлячком ў маім старым мозгу.
Асабіста я здзіўлены, што, акрамя таго, што я ведаю пра атамныя падводныя лодкі, ніхто не распрацаваў бездакорны рухавік для дарогі. Гэта сапраўды быў той, які Philips прадставіў на Брусэльскім аўтасалоне ў 1971 году, магутнасцю 200 л.з. на двух поршнях.
Філіпс пачаў сваю працу ў 1937-1938 гадах і аднавіў яе ў 1948 годзе.
У 1971 годзе яны заявілі аб магутнасці ў некалькі сотняў конскіх сіл на поршань. З таго часу я нічога не магу знайсці… Вядома, Сакрэт Дэфэнс.
А як наконт газатурбінных рухавікоў?
Вашы ліхтары могуць дадаць крыху вады ў мой млын мыслення.
Дзякуй за вашыя веды і папулярызацыю.
Іл Дж. 1 рэакцыя (і) на гэты каментар:
- Адміністратар АДМІНІСТРАТАР САЙТА (2021-09-27 11:40:25): Гэта вельмі весела чытаць, дзякуй.
Я не ведаю дастаткова аб гэтым тыпе рухавіка, каб судзіць, верагодна, з-за кошту, памеру, складанага абслугоўвання, сярэдняй эфектыўнасці?
Не забываючы аб тым, што неабходна мець рашэнне, якое дазваляе награваць газ, і, такім чынам, яго ўжыванне на звычайным грамадскім аўтамабілі патэнцыйна небяспечна (і што яно будзе сталым у часе).
Карацей, падазраю, што вы спадзяваліся на больш дакладны і ўпэўнены адказ... Выбачыце.
(Ваш пост будзе бачны пад каментаром пасля праверкі)
напісаць каментар
Па электрычнай формуле E вы выявіце, што:
