Автомобіль на водневому паливі

Сучасне автомобілебудування розвивається з акцентом на виробництво більш екологічних транспортних засобів. Це обумовлено розгорнулася в усьому світі боротьбою за чистоту атмосферного повітря шляхом зниження викидів вуглекислого газу. Постійне зростання цін на бензин також змушує виробників шукати інші джерела енергії. Багато провідних автобудівельні концерни поступово переходять до серійного виробництва машин, що працюють на альтернативному паливі, що вже в самому найближчому майбутньому призведе до появи на автодорогах світу достатньої кількості не тільки електрокарів, але також авто з двигунами, що працюють від водневого палива.

Принцип роботи водневих автомобілів

Авто, яке працює на водні, покликане знизити атмосферні викиди вуглекислого газу, а також інших шкідливих домішок. Використання водню для приведення в рух колісного транспортного засобу, можливо двома різними способами:

  • застосуванням водневого двигуна внутрішнього згоряння (ВДВС);
  • установкою силового електричного агрегату, що працює від водневих елементів (ВЕ).

У той час, як ми звикли заповнювати бензином або дизельним паливом свій автомобіль, нове чудо — працює на найбільш поширеному елементі у всесвіті — водні

ВДВС є аналогом широко використовуваних сьогодні двигунів, паливом для яких є пропан. Саме цю модель движка найпростіше переналаштувати для роботи від водню. Принцип його дії той же, що у бензинового двигуна, тільки в камеру згоряння замість бензину надходить зріджений водень. Авто з ВЕ — це, фактично, електрокар. Водень тут виступає лише сировиною для вироблення електроенергії, необхідної, щоб привести в дію електричний мотор.

Водневий елемент складається з наступних частин:

  • корпусу;
  • мембрани, що пропускає тільки протони — вона ділить ємність на дві частини: анодний і катодний;
  • анода, покритого каталізатором (паладієм або платиною);
  • катода з тим же каталізатором.

Принцип дії ВЕ побудований на фізико-хімічної реакції, що складається в наступному:

  • Водень подається в анодний відсік, де під дією каталізатора його молекули віддають свої електрони анода.

    Газоподібний водень заправляють в бак автомобіля так же, як і бензин, а потім особливий паливний елемент, що виробляє хімічну реакцію за рахунок водню і кисню, перетворює електроенергію, яка і є рушійною силою машини

  • Утворилися протони (Н +) надходять в катодний частина ВЕ, вільно проходячи через мембрану, куди одночасно подається кисень.
  • Електрони прямують по анода в ланцюг живлення електродвигуна автомобіля, приводячи його в рух.
  • Під дією каталізатора, що подаються на катод електрони, з’єднуються з протонами (Н +), утворюючи молекулярний водень. Подача в камеру кисню, сприяє утворенню молекул води.

Таким чином, при русі автомобіля не виділяється вуглекислий газ, а лише водяна пара, електрика і окис азоту.

Основні характеристики водневих автомобілів

Головні гравці автомобілебудівного ринку вже мають дослідні зразки своєї продукції, які використовують водень як паливо. Можна вже виразно виділити окремі технічні характеристики таких машин:

  • що розвивається максимально швидкість до 140 км / год;
  • середній пробіг від однієї заправки 300 км (деякі виробники, наприклад, Тойота або Хонда заявляють вдвічі більшу цифру — 650 або 700 км, відповідно, на одному лише водні);
  • час розгону до 100 км / год з нуля — 9 секунд;
  • потужність силової установки до 153 кінських сил.

Цей автомобіль може розігнатися до 179 км / год, причому до 100 км / год машина розганяється за 9.6 секунд і, найголовніше, вона здатна проїхати без додаткової дозаправки 482 км

Зовсім непогані параметри навіть для бензинових двигунів. Поки ще не намітився крен у бік ВДВС, що використовує скраплений Н2 або машин на ВЕ, і незрозуміло, який з цих типів двигунів досягне кращих технічних характеристик і економічних показників. Але сьогодні більше випущено моделей машин з електроприводом, що працюють від ВЕ, які дають більший ККД. Хоча витрата водню для отримання 1 кВт енергії менше в ВДВС.

До того ж переоснащення ДВС під водень для збільшення ККД вимагає зміни системи запалювання установки. Не вирішена поки проблема швидкого прогорання поршнів і клапанів через більш високої температури горіння водню. Тут все вирішить подальший розвиток обох технологій, а також динаміка цін при переході до серійного виробництва.

Плюси і мінуси авто, що працюють на водні

Серед основних переваг водородомобілей можна відзначити:

  • високу екологічність, яка полягає у відсутності більшості шкідливих речовин у вихлопах, характерних для роботи бензинового двигуна, — вуглекислого і чадного газу, окису і діоксиду сірки, альдегідів, ароматичних вуглеводнів;
  • більш високий ККД, в порівнянні з бензиновими авто;

В цілому авто має амбіції підкорити весь світ

  • менший рівень шуму від роботи двигуна;
  • відсутність складних, ненадійних систем подачі палива і охолодження;
  • можливість використання двох видів палива.

Крім того, машини, що працюють на ВДВС, мають меншу вагу і більше корисного об’єму, незважаючи на необхідність установки балонів для палива.

До недоліків водородомобілей можна віднести:

  • громіздкість силової установки при використанні паливних елементів, що знижує маневреність автомобіля;
  • високу вартість самих водневих елементів через що входять до їх складу паладію або платини;
  • недосконалість конструкції і невизначеність в матеріалі виготовлення баків для водневого палива;
  • відсутність технології зберігання водню;
  • відсутність заправок воднем, інфраструктура яких дуже слабо розвинена в усьому світі.

Однак, з переходом до масового випуску авто, оснащених водневими силовими установками, велика частина цих недоліків напевно буде усунена.

Які автомобілі, що використовують водень, вже випускаються

Виробництвом машин на водневому паливі займаються такі провідні світові автомобілебудівні компанії, як BMW, Mazda, Mercedes, Honda, MAN і Toyota, Daimler AG і General Motors. Серед досвідчених моделей, а у деяких виробників вже і дрібносерійних, є автомобілі, що функціонують тільки на водні, або з можливістю використання двох видів палива, так звані гібриди.

Вже випускаються такі моделі водородомобілей, як:

  • Ford Focus FCV;
  • Mazda RX-8 hydrogen;
  • Mercedes-Benz A-Class;
  • Honda FCX;
  • Toyota Mirai;
  • Автобуси MAN Lion City Bus і Ford E-450;
  • гібридний автомобіль на два види палива BMW Hydrogen 7.

Сьогодні можна сказати точно, що, незважаючи на наявні труднощі (нове завжди важко пробиває собі дорогу), майбутнє належить більш екологічним автомобілям. Автокари, що працюють на водневому паливі, складуть гідну конкуренцію електромобілям.

Типи кузовів автомобілів

Ссылка на основную публикацию