Сутегі көлігін басқару (отын ұяшығы)

 

Электрлік көліктерді басқарудың тағы бір баламасы, сутегі ерітіндісін немістер мен жапондықтар көптен бері зерттеп келеді. Tesla тұрақсыз деп санайтын Еуропа, соған қарамастан, бұл технологияға пакет қоюды шешеді (жаһандық, тек автомобильдерді жылжыту үшін емес). Сонымен, сутегі көлігінің қалай жұмыс істейтінін қарастырайық, сондықтан бұл электромобильдің нұсқасы ғана.

Сондай-ақ оқыңыз:

• Сутегі көлігі өміршең бе?
• Жанармай ұяшығының артықшылықтары мен кемшіліктері қандай

Сутегі машиналарының бірнеше түрлері

Қазіргі технология электр қозғалтқыштарын қуаттандыру үшін отын элементтерін пайдаланатын автомобильдерге арналған болса, сутегі поршеньді іштен жанатын көліктерде де қолданылуы мүмкін. Бұл шынымен де біздің көліктерде қолданылған СКГ және CNG сияқты пайдалануға болатын газ. Дегенмен, бұл идеядан бас тартылды, поршеньді қозғалтқыш шынымен де уақытпен сәйкес келеді ...

Міне, сутегімен жұмыс істейтін Toyota Mirai. Ол АҚШ-та сатылады, Францияда емес, өйткені ол жерде сутегі тарататын нүкте жоқ... Электр терминалдарына кешігіп, сутегіден қазірдің өзінде артта қалып жатырмыз!

Жұмыс принципі

Жүйені бір сөйлеммен қорытындылау керек болса, мен мұны айтар едімол электр қозғалтқышы кіммен жүреді carburant ластамайтын (өндірісте емес, пайдалануда). Батареяны штепсельмен, демек, электрмен зарядтаудың орнына, біз оны сұйықтықпен толтырамыз. Сондықтан біз отын ұяшықтары жүйесін (ол

жинақтау

бұл жанармаймен жұмыс істейді

тұтынылған

et

резервуардан жоғалады

). Шындығында, электр қозғалтқышынан жалғыз айырмашылық - бұл химиялық емес, сұйықтықта энергияны сақтау.

Сондықтан, литий немесе тіпті қорғасын-қышқылды аккумулятордан айырмашылығы, батарея зарядсызданып жатқанын атап өткен жөн (олардың қалай жұмыс істейтінін білу үшін сілтемелерді қараңыз).

Процесс картасы

Сутегі = гибридті?

Дерлік ... Шынында да, оларда жүйелі түрде қосымша литий батареясы бар, оның пайдалылығын төменде түсіндіремін. Сондықтан тек сутегімен жұмыс істеуге болады, тек кәдімгі аккумуляторды немесе тіпті екеуін де бір уақытта қолдануға болады.

Құрамдастар

Сутегі багы

Бізде әрбір килограммда 5 кВт/сағ энергия болатынын біле тұра, 10-тен 33.3 кг сутегін сақтай алатын резервуарымыз бар (35-тен 100 кВт/сағ-қа дейінгі электр көліктерімен салыстырғанда). Резервуар 350-ден 700 барға дейінгі ішкі қысымға төтеп беру үшін арнайы жасалған және берік.

Жанармай ұяшығы

Жанармай ұяшығы кәдімгі литий батареясы сияқты автомобильдің электр қозғалтқышын қуатпен қамтамасыз етеді. Дегенмен, оған отын қажет, атап айтқанда резервуардағы сутегі. Ол өте қымбат платинадан жасалған, бірақ ең заманауи нұсқаларында ол онсыз жасайды.

Буферлік батарея

Бұл талап етілмейді, бірақ бұл сутегі көліктері үшін стандарт. Шынында да, ол резервтік батарея, қуат күшейткіші (отын ұяшығымен параллель жұмыс істей алады) ретінде қызмет етеді, сонымен қатар, ең алдымен, баяулау және тежеу ​​кезінде кинетикалық энергияны қалпына келтіруге қызмет етеді.

Қуат электроникасы

Менің жоғарғы диаграммамда көрсетілмеген, қуат электроникасы автомобильдің әртүрлі құрамдас бөліктері арқылы өтетін әртүрлі токтарды басқарады, үзеді және түзетеді (айнымалы және тұрақты токтар арасында түрлендіру).

Жанармай құю

Отын жасушаларының жұмысы: катализ

Мақсаты - электр қозғалтқышына жіберу үшін сутегіден электрондарды (электр энергиясын) алу. Мұның бәрі бір жағында электрондарды (қозғалтқышқа қарай) және екінші жағында (отын ұяшығында) протондарды бөлетін бақыланатын электрохимиялық реакция арқылы жасалады. Бүкіл кездесу катодта аяқталады, онда реакция аяқталады: соңғы «қоспа» суды береді, ол жүйеден айдалады (шығарылады).

Мұнда сутектен электр энергиясын алу (кері электролиз) болатын катализдің диаграммасы берілген.

Мұнда біз отын ұяшығының қызметін, атап айтқанда катализ құбылысын көреміз.

Сутегі H2 (яғни, екі сутегі Н атомы бір-біріне жабыстырылған: дигидроген) солдан оңға қарай жылжиды. Анодқа жақындаған кезде ол сорылатын ядросын (протон) жоғалтады (тотығу құбылысына байланысты). Электрондар кейіннен электр қозғалтқышын пайдалану үшін оңға қарай жолын жалғастырады.

Өз кезегінде біз катод жағына O2 (компрессордың арқасында ауадағы оттегі) айдау арқылы бәрін қайта жинаймыз, бұл табиғи түрде су молекуласының пайда болуына мүмкіндік береді (ол барлық элементтерді бір бүтінге катализдейді). Hs және Os жиынтығы болып табылатын молекула).

Химиялық/физикалық реакциялардың қысқаша мазмұны

АНОД : анодта сутегі атомы екіге «кесілген» (H2 = 2e- + 2H+). Ядро (H + ион) катодқа қарай төмендейді, ал электрондар (е-) электролиттен (анод пен катод арасындағы кеңістік) өте алмауынан өз жолын жалғастырады.

КАТОД: катодта біз кері (әртүрлі тәсілдермен) иондарын H + және e- электрондарын көреміз. Содан кейін барлық осы элементтер жиналғысы келетіндей етіп оттегі атомдарын енгізу жеткілікті, бұл содан кейін екі сутегі атомынан және бір оттегі атомынан тұратын су молекуласының пайда болуына әкеледі. Немесе формула: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Егін жинау?

Егер біз тек автомобильдің өзін, атап айтқанда, доңғалақтардың соңына дейін резервуардың тиімділігін (материалды түрлендіру / механикалық күшейту) қарастыратын болсақ, біз мұнда 50% -дан сәл төмен. Шынында да, аккумулятордың тиімділігі шамамен 50%, ал электр қозғалтқышы - шамамен 90%. Сондықтан бізде алдымен 50% сүзу, содан кейін 10%.

Егер энергия өндіретін электр станциясының тиімділігін ескеретін болсақ, онда сутегін өндіруге немесе тіпті электр энергиясын бөлуге дейін (литий жағдайында) бізде сутегі үшін 25% және электр энергиясы үшін 70% (шамамен орташа, анық) ).

Табыстылық туралы толығырақ мына жерден оқыңыз.

Сутегі көлігі мен литий батареясы бар электр көлігінің айырмашылығы?

Автокөліктердің «энергия цистернасын» қоспағанда, дәл солай. Сондықтан бұл ротор-статор қозғалтқыштарын (индукциялық, тұрақты магниттер немесе тіпті реактивті) пайдаланатын электрлік көліктер.

Егер литий батареясы да оның ішіндегі химиялық реакцияның арқасында жұмыс істесе (табиғи түрде электр энергиясын өндіретін реакция: дәлірек айтқанда, электрондар), одан ештеңе шықпайды, тек ішкі түрлендіру бар. Бастапқы күйіне оралу (қайта зарядтау) үшін токты өткізу жеткілікті (секторға қосылу) және химиялық реакция қайтадан кері бағытта басталады. Мәселе мынада, бұл тіпті супер зарядтағыштармен де уақытты қажет етеді.

Жанармай ұяшығымен (яғни, сутегі) жұмыс істейтін классикалық электр қозғалтқышы болып табылатын сутегі қозғалтқышы үшін батарея химиялық реакция кезінде сутекті тұтынады. Ол су буын (химиялық реакцияның нәтижесі) кетіретін сорғыш арқылы босатылады.

Сондықтан, логикалық тұрғыдан алғанда, біз кез келген электромобильді сутегі көлігіне бейімдей алар едік, литий батареясын отын ұяшығына ауыстыру жеткілікті. Сонымен, сіздің түсінігіңізде «сутегі қозғалтқышы» ең алдымен электр қозғалтқышы ретінде қарастырылуы керек (оның қалай жұмыс істейтінін мына жерден қараңыз). Ол субъект ретінде жанармай құйылғандықтан емес, оған міндетті түрде жақындайды.

Бұл таблетканың негізіндегі химиялық реакция пайда болады ыстық-дан электр қуаты (электр қозғалтқышы үшін бізге не қажет) және су.

Неге барлық жерде емес?

Сутегінің негізгі техникалық мәселесі сақтау қауіпсіздігімен байланысты. Шындығында, LPG сияқты, бұл отын қауіпті, себебі ол ауамен байланыста жанғыш болады (және бұл бәрі емес). Демек, мәселе көлікке жанармай құюда ғана емес, сонымен қатар кез келген апатқа төтеп бере алатындай күшті резервуардың болуы. Әрине, қосымша шығын да үлкен кедергі және құны күрт төмендеп жатқан литий-иондық аккумуляторға қарағанда өміршең емес сияқты.

Ақырында, әлемде өндіру және тарату желісі өте дамымаған, ал үкіметтер жаңартылатын энергия көздерін пайдалана отырып, электролиз арқылы сутегін өндіргісі келеді (көптеген сарапшылар біздің «кенеттен» шындықта жүзеге асырылмайтын утопиялық схема туралы айтады).

Сайып келгенде, кәдімгі электр энергиясы жеке мобильділіктен тыс бірқатар қосымшалар үшін пайдаланылатын сутегінен гөрі болашақта таңдау шешімі болатынына көбірек мүмкіндік бар.

Барлық пікірлер мен реакциялар

соңғы түсініктеме жарияланды:

Бернард (Күні: 2021, 09:23:14)

Сәлеметсіз бе,

Осы күшті және қызықты идеяларыңыз үшін рахмет. Мен ескі миымда жаңа отпен сайттан кетемін.

Өз басым, ядролық сүңгуір қайықтар туралы білетінімнен басқа, ешкімнің жолға арналған тамаша қозғалтқыш әзірлемегеніне таң қалдым. Бұл шын мәнінде 1971 ат күші бар Philips 200 жылы Брюссель автосалонында таныстырған болатын. екі поршеньде.

Philips 1937-1938 жылдары жұмысын бастады және 1948 жылы қайта жалғасты.

1971 жылы олар поршеньге бірнеше жүз ат күшін талап етті. Содан бері мен ештеңе таба алмаймын ... Әрине, Құпия қорғаныс.

Газ турбиналы қозғалтқыштар туралы не деуге болады?

Сіздің шамдарыңыз менің ойлау диірменіме аздап су қоса алады.

Біліміңіз бен танымалдығыңызға рахмет.

Ил И. 1 осы пікірге реакция (лар):

• Әкімші САЙТ ӘКІМШІСІ (2021-09-27 11:40:25): Оқу өте қызық, рахмет.

  Мен қозғалтқыштың бұл түрі туралы жеткілікті білмеймін, бәлкім құны, өлшемі, күрделі техникалық қызмет көрсету, орташа тиімділік?

  Газды жылытуға мүмкіндік беретін шешімнің болуы қажет екенін, сондықтан оны қарапайым қоғамдық көлікте қолдану ықтимал қауіпті (және уақыт өте келе ол тұрақты болатынын) ескеру.

  Қысқасы, сіз дәлірек және сенімді жауап күткенсіз деп күдіктенемін ... Кешіріңіз.

(Сіздің жазбаңыз тексерілгеннен кейін түсініктеме астында көрінеді)

Пікір жазу

E электрлік формуласын пайдаланып, мынаны табасыз: