Innehållet i artikeln:
- Lite historia
- Kännetecknet för vätgasmotorer
- De viktigaste för- och nackdelarna med vätgasmotorer
- De mest populära bilarna med en vätgasförbränningsmotor
"Väte är framtidens bränsle" - det är med detta budskap som vätgas -ICE införs i transport- och flygindustrin.
Det är ingen slump att väte intar en ledande position bland alla andra energikällor - det är så miljövänligt som möjligt, har en förnybar resurs och har också den högsta effektiviteten jämfört med klassiska motorer som drivs med bensin och diesel.
Utöver obestridliga fördelar har vätemotorn emellertid också ett antal nackdelar, som ännu inte gör det möjligt att göra den massiv och helt ersätta de "skadliga" bensin- och dieselmotorerna.
Lite historia
Mänskligheten började tänka på behovet av att bevara miljön ganska nyligen, men forskare började tänka på att byta ut en konventionell förbränningsmotor mycket tidigare.
Så, från vetenskapsmannen François Isaac de Rivaz, infödd i Frankrike, tillverkades den första vätgasmotorn 1806. År 1841 fick Storbritannien det första patentavtalet för tillverkning av en vätemotor, och 1852 blev tyska forskare kunna skapa en förbränningsmotor som arbetar på en luft-väteblandning.
Men planerna för införandet av vätgasmotorer motverkades av bensinmotorer, som blev utbredda efter 1870.
De kom ihåg väte som ett alternativt bränsle igen först 1941 i belägrade Leningrad. Sedan använde den sovjetiska tekniker B. Shelishch en luft-väte "cocktail" för att skjuta upp spärrballonger.
Sedan glömdes väte igen, tills den globala bränslekrisen knackade på dörren på 1970 -talet. I slutet av 70 -talet släppte BMW -biltillverkaren sin första bil som körde på väte, och sedan följde andra företag dess exempel, inklusive American General Motors och Ford, den japanska Honda och andra.
Men så fort krisen avtog, bleknade intresset för väte som energikälla igen. Och nu, decennier senare, mindes mänskligheten återigen dess existens, vilket underlättades inte bara av att miljöaktivister aktiverades, utan också av stigande bränslepriser.
Kännetecknet för vätgasmotorer
Strukturellt skiljer sig en vätemotor inte mycket från en vanlig förbränningsmotor. Den innehåller också kolvar, en förbränningskammare och en vevstångsmekanism. Så vad är skillnaden?
Faktum är att vätgasmotorer använder en annan metod för att leverera bränsleblandningen och dess efterföljande förbränning. Dessutom tar förbränning av väte mycket kortare tid än för petroleumbaserade bränslen. Skillnaderna är obetydliga, och vid första anblicken kan det tyckas att det inte är svårt att omvandla en konventionell ICE till en väte, men så är det inte.
Ett antal problem med att använda en vätgasmotor:
- Väte är svårt att få fram. Det är ingen hemlighet att det finns i vatten och anses med rätta vara det mest utbredda kemiska elementet i världen, även om det praktiskt taget inte representeras i sin rena form. Detta innebär att bilen måste vara utrustad med en speciell installation av sluten typ - en elektrolysator, som ansvarar för att klyva vatten och tillåta väte att produceras. Men i praktiken är en sådan installation svår att tillverka, vilket i hög grad påverkar den slutliga kostnaden.
- På grund av den höga kompressionstemperaturen reagerar väte lätt med olika metallelement i kraftverket och även med motorolja.
- Även ett litet väteläckage vid kontakt med ett uppvärmt grenrör kommer att orsaka brand. Det är därför som idag, när man skapar vätemotorer, endast roterande kraftverk används, eftersom de minskar risken för brand på grund av det större avståndet mellan insugnings- och avgasgrenrör.
Ändå har de flesta problemen lösts hittills, inte bara på roterande installationer, utan också i motorer som använder kolvmekanismer, vilket gör att väte kan förbli den mest lovande ersättaren för bensin / diesel.
De viktigaste för- och nackdelarna med vätgasmotorer
De främsta fördelarna som vätgasmotorer har:
- en hög miljövänlighet, eftersom vattenånga är en produkt av dess förbränning. När väte brinner ut, motorolja också brinner ut, dock är mängden giftiga avgaser flera gånger mindre än när bensin eller "tungt" bränsle bränns;
- hög effektivitet, vilket är flera gånger högre än i klassiska kraftverk som drivs med diesel eller bensin;
- relativ strukturell enkelhet, liksom frånvaron av dyra och opålitliga bränslesystem, som också är farliga;
- ljudlöshet.
Trots ett antal betydande fördelar har vätemotorer ett tillräckligt antal nackdelar:
- högt pris och komplexitet för att erhålla rent väte;
- outvecklad infrastruktur för tankstationer som kan tanka med väte;
- brist på internationella standarder för transport och användning av vätebränsle;
- höga kostnader för bränslekomponenter och underhåll av vätgasmotorer;
- svårigheter i samband med lagring av vätebränsle. Forskare har fortfarande inte kommit fram till en gemensam nämnare när det gäller materialet som måste användas vid tillverkning av tankar för lagring av brännbart väte;
- en ökning av bilens totala massa på grund av närvaron av en vätemotor, som är märkbart tyngre än de nu utbredda bensin- och dieselmotorerna.
Dessutom måste vätecylindrar regelbundet inspekteras och certifieras, vilket endast kan utföras av kvalificerade och licensierade tekniker.
De mest populära bilarna med en vätgasförbränningsmotor
På bilden: Riversimple Rasa
Trots att forskare fortsätter att pussla över de nuvarande problemen i samband med användning av vätemotorer, fortsätter antalet vätedrivna bilar att växa. De mest kända vätgasdrivna bilarna är:
- Toyota Mirai FCV - bilen debuterade första gången 2013, men började säljas först 2015. Cylindrarna som finns i den gav en "räckvidd" på cirka 500 km.
- BMW 750hL, vars konceptversion visades redan 2000. Bilen är utrustad med en speciell vätgastank, vars reserv är tillräcklig för att täcka ett avstånd på 300 km.
- Honda Clarity är en annan bil som använder väte istället för klassiskt bränsle. De främsta fördelarna med modellen är dess spektakulära utseende och en imponerande, enligt vätgasbilarnas mått, en kraftreserv på 589 km.
- Riversimple Rasa är en liten vätgasbil ursprungligen från Storbritannien. Dess främsta egenskap var dess låga vikt (drygt 500 kg) och en imponerande effektreserv på cirka 500 km.
Dessutom fortsätter tillverkarna att presentera konceptbilar med väte, inklusive Audi H-tron Quattro, Mercedes-Benz GLC-väte, Nikola One-lastbilen från Nikola Motor, superbilen H2 Speed från designhuset Pininfarina och många andra.
Slutsats
Trots ett antal nackdelar kan väte bli den mest lovande källan till ren energi under de kommande 30-40 åren. Vi måste bara hitta en effektiv metod för att producera väte och utveckla en infrastruktur för dess leverans till slutkonsumenten, och då kommer mänskligheten för alltid att glömma inte bara bränslet utan också miljökrisen.
