Просмотров:
Комментариев: нет

Рейтинг:

Автомобили на водородном топливе

Дата: 2017-07-07

Автомобили на водородном топливе

Современное автомобилестроение развивается с акцентом на производство более экологичных транспортных средств. Это обусловлено развернувшейся во всём мире борьбой за чистоту атмосферного воздуха путём снижения выбросов углекислого газа. Постоянный рост цен на бензин также заставляет производителей искать другие источники энергии. Многие ведущие автостроительные концерны постепенно переходят к серийному производству машин, работающих на альтернативном топливе, что уже в самом ближайшем будущем приведёт к появлению на автодорогах мира достаточного количества не только электрокаров, но также авто с двигателями, работающими от водородного топлива.

Принцип работы водородных автомобилей

Авто, работающее на водороде, призвано снизить атмосферные выбросы углекислого газа, а также других вредных примесей. Использование водорода для приведения в движение колёсного транспортного средства, возможно двумя различными способами:

  • применением водородного двигателя внутреннего сгорания (ВДВС);
  • установкой силового электрического агрегата, работающего от водородных элементов (ВЭ).
При упоминании водорода в качестве топлива некоторые люди могут вспомнить о немецком дирижабле Гинденбурга, который сгорел над штатом Нью-Джерси
В то время, как мы привыкли заполнять бензином или дизельным топливом свой автомобиль, новое чудо – работает на наиболее распространенном элементе во вселенной — водороде

ВДВС представляет собой аналог широко используемых сегодня двигателей, топливом для которых является пропан. Именно эту модель движка проще всего перенастроить для работы от водорода. Принцип его действия тот же, что у бензинового двигателя, только в камеру сгорания вместо бензина поступает сжиженный водород. Авто с ВЭ – это, фактически, электрокар. Водород здесь выступает лишь сырьём для выработки электроэнергии, необходимой, чтобы привести в действие электрический мотор.

Водородный элемент состоит из следующих частей:

  • корпуса;
  • мембраны, пропускающей только протоны – она делит ёмкость на две части: анодную и катодную;
  • анода, покрытого катализатором (палладием или платиной);
  • катода с тем же катализатором.

Принцип действия ВЭ построен на физико-химической реакции, состоящей в следующем:

  • Водород подаётся в анодный отсек, где под действием катализатора его молекулы отдают свои электроны аноду.

    Что удивительно: единственным побочным продуктом этого процесса является вода
    Газообразный водород заправляют в бак автомобиля так же, как и бензин, а затем особый топливный элемент, производящий химическую реакцию за счет водорода и кислорода, преобразует электроэнергию, которая и является движущей силой машины
  • Образовавшиеся протоны (Н+) поступают в катодную часть ВЭ, свободно проходя через мембрану, куда одновременно подаётся кислород.
  • Электроны устремляются по аноду в цепь питания электродвигателя автомобиля, приводя его в движение.
  • Под действием катализатора, подаваемые на катод электроны, соединяются с протонами (Н+), образуя молекулярный водород. Подача в камеру кислорода, способствует образованию молекул воды.

Таким образом, при движении автомобиля не выделяется углекислый газ, а лишь водяной пар, электричество и окись азота.

Основные характеристики водородных автомобилей

Главные игроки автомобилестроительного рынка уже имеют опытные образцы своей продукции, использующие водород в качестве топлива. Можно уже определённо выделить отдельные технические характеристики таких машин:

  • максимально развиваемую скорость до 140 км/час;
  • средний пробег от одной заправки 300 км (некоторые производители, например, Тойота или Хонда заявляют вдвое большую цифру – 650 или 700 км, соответственно, на одном лишь водороде);
  • время разгона до 100 км/час с нуля – 9 секунд;
  • мощность силовой установки до 153 лошадиных сил.
Ультрасовременные баки из углеродного волокна заполняются примерно за десять минут
Этот автомобиль может разогнаться до 179 км/ч, причем до 100 км/ч машина разгоняется за 9.6 секунд и, самое главное, она способна проехать без дополнительной дозаправки 482 км

Совсем неплохие параметры даже для бензиновых двигателей. Пока ещё не наметился крен в сторону ВДВС, использующего сжиженный Н2 или машин на ВЭ, и непонятно, какой из этих типов двигателей достигнет лучших технических характеристик и экономических показателей. Но сегодня больше выпущено моделей машин с электроприводом, работающих от ВЭ, которые дают больший КПД. Хотя расход водорода для получения 1 кВт энергии меньше в ВДВС.

К тому же переоснащение ДВС под водород для увеличения КПД требует изменения системы зажигания установки. Не решена пока проблема быстрого прогорания поршней и клапанов из-за более высокой температуры горения водорода. Здесь всё решит дальнейшее развитие обеих технологий, а также динамика цен при переходе к серийному производству.

Плюсы и минусы авто, работающих на водороде

Среди основных преимуществ водородомобилей можно отметить:

  • высокую экологичность, заключающуюся в отсутствии большинства вредных веществ в выхлопах, характерных для работы бензинового двигателя, – углекислого и угарного газа, окиси и диоксидов серы, альдегидов, ароматических углеводородов;
  • более высокий КПД, по сравнению с бензиновыми авто;
Если бы все автомобили ездили на водороде, то воздух в наших городах был бы намного чище
В целом авто имеет амбиции покорить весь мир
  • меньший уровень шума от работы двигателя;
  • отсутствие сложных, ненадёжных систем топливоподачи и охлаждения;
  • возможность использования двух видов топлива.

Кроме того, машины, работающие на ВДВС, имеют меньший вес и больше полезного объёма, несмотря на необходимость установки баллонов для топлива.

К недостаткам водородомобилей можно отнести:

  • громоздкость силовой установки при использовании топливных элементов, снижающей маневренность автомобиля;
  • высокую стоимость самих водородных элементов из-за входящих в их состав палладия или платины;
  • несовершенство конструкции и неопределённость в материале изготовления баков для водородного топлива;
  • отсутствие технологии хранения водорода;
  • отсутствие заправок водородом, инфраструктура которых очень слабо развита во всём мире.

Однако, с переходом к массовому выпуску авто, оснащённых водородными силовыми установками, большая часть этих недостатков наверняка будет устранена.

Какие автомобили, использующие водород, уже выпускаются

Производством машин на водородном топливе занимаются такие ведущие мировые автомобилестроительные компании, как BMW, Mazda, Mercedes, Honda, MAN и Toyota, Daimler AG и General Motors. Среди опытных моделей, а у некоторых производителей уже и мелкосерийных, имеются автомобили, функционирующие только на водороде, или с возможностью использования двух видов топлива, так называемые гибриды.

Уже выпускаются такие модели водородомобилей, как:

  • Ford Focus FCV;
  • Mazda RX-8 hydrogen;
  • Mercedes-Benz A-Class;
  • Honda FCX;
  • Toyota Mirai;
  • Автобусы MAN Lion City Bus и Ford E-450;
  • гибридный автомобиль на два вида топлива BMW Hydrogen 7.

Сегодня можно сказать определённо, что, несмотря на имеющиеся трудности (новое всегда с трудом пробивает себе дорогу), будущее принадлежит более экологичным автомобилям. Автокары, работающие на водородном топливе, составят достойную конкуренцию электромобилям.

Читайте также:  Запрет на автомобили с тюнингом 2016-2017 года
Семин Виктор Юрьевич
Автор: Семин Виктор Юрьевич
Образование: Самарский автодорожный колледж. Инженер телекоммуникаций и электроники. Водитель второй категории/автослесарь. Навыки ремонта машин отечественного производства, ремонт ходовой, ремонт тормозной системы, ремонт коробок передач, кузовные…

Отправить ответ

Оставьте первый комментарий!

avatar
wpDiscuz
mob_info