Почему мы никогда не будем ездить на водородных автомобилях. Минусы водородного двигателя


плюсы и минусы 🚩 водород в качестве топлива 🚩 Марки автомобилей

Использование водородного топлива в двигателе внутреннего сгорания не приводит к выхлопным загрязнениям. Автомобиль все еще может производить загрязнения из других источников (например, при сжигании смазочного масла), но водород в качестве топлива не загрязняет окружающую среду. При соединении водорода с воздухом, кислород и водород сгорают, производя воду.

Водород является возобновляемым источником топлива. При его сжигании образуется вода. Она может быть разделена на составные части (водород и кислород), производя больше атомов водорода. Цикл не может быть нарушен, так как в процессе нет химических изменений, которые устранили бы добычу водорода. В отличие от нефтехимических продуктов, водород может эффективно и многократно использоваться в качестве источника автомобильного топлива.

Водородные автомобили стали более доступными, однако инфраструктура для их обслуживания сильно отстает. Водород закачивается в машину не в виде газа, а в качестве криогенной (очень холодной) жидкости. Поиск водородных заправочных станций требует планирования и ухищрений для преодоления сравнительно больших расстояний. Во многих регионах России отсутствуют достаточные условия для водородных автомобилей, заправочные станций находятся далеко друг от друга.

Производство водорода является не бесплатным. Для перегонки водорода необходимы значительные затраты энергии. Электрический ток проходит через воду, производя свободный водород и кислород. Водород поднимается выше кислорода, его собирают и сжижают. Электролиз и сжижение водорода - процесс энергоемкий. Это и влияет на доступность водорода на свободном рынке.

Водород является летучим элементом, который легко объединяется с большинством других элементов. Этот процесс объединения приводит к различным эффектам при взаимодействии с металлами и иными материалами. Чистый водород может очень быстро разъедать металлы, и инженерные решения этой проблемы повышают стоимость водородных автомобилей. Простая замена бензина водородом не решает проблему. Двигатели, топливные баки и системы должны быть спроектированы и изготовлены исключительно для водородного топлива.

www.kakprosto.ru

Установка водорода на авто:минусы и плюсы.

На сегодняшний день, наверное, все автомобилисты слышали, что крупнейшие автомобильные производители развивают технологии использования машин на водородном топливе. Японский концерн Toyota уже запустил в серийное производство и продает модель Mirai, которая имеет силовую установку на водородных топливных элементах и запас хода на одной заправке в 400 километров. В этой статье мы расскажем основные преимущества и недостатки этой новой технологии, и стоит ли ожидать скорейшего расширения ее по миру.

Современные достижения в использовании водорода, как автомобильного топлива

Технологии водородных топливных элементов развивают такие крупные автомобильные концерны, как Toyota, Nissan, Honda, BMW, Ford и General Motors. Причем производители разошлись во мнении замены традиционного двигателя внутреннего сгорания на электромотор или нет. Дело в том ,что водород как топливо можно использовать и для двигателей внутреннего сгорания, и для создания электричества и накопления его в аккумуляторных батареях, которые потом будут питать электродвигатель автомобиля.

Путем применения электромотора пошла японская компания Toyota. Она уже выпускает серийный автомобиль Toyota Mirai, силовая установка которого состоит из водородных топливных элементов, аккумуляторных батарей и электродвигателя. Запаса хода такого водородного серийного автомобиля составляет до 400 километров. Подобную силовую установку немецкий автомобильный концерн BMW  разрабатывал для представительского седана 7-Series в середине 2000-х годов, но потом отказался от такой затеи.

Плюсы и минусы технологии водородного топлива

К преимуществам водородных топливных элементов, конечно, следует отнести экологически безопасный выхлоп автомобиля. при химической реакции окисления водорода, помимо мощной энергии, выделяются пары воды. Они абсолютно безвредны. Так можно снизить по всему миру выброс вредных веществ в атмосферу. Однако у силовой установки с ДВС на водородных топливных элементах в выхлоп могут попадать:

— отходы во время горения частиц масла, из которого состоит смазка двигателя;

— пары охлаждающей жидкости, которая может проникать через сальники в блок цилиндров и выходить через выхлопную систему;

— нечистый водяной пар, в котором будут примеси продуктов горения моторного масла.

Недостатки у технологии водородных топливных элементов, тоже есть, но их намного меньше.

В таблице ниже представлены в сравнении основные плюсы и минусы технологии силовой автомобильной установки на водородных топливных элементах.

Преимущества Недостатки
Высокая экологичность Потребность в больших и тяжелых аккумуляторных батареях
Меньшая масса установки по сравнению с автомобильным двигателем Дороговизна замены водородных топливных элементов
Возможность размещения дополнительного багажного отделения в подкапотном пространстве Отсутствие эффективной технологии хранения сжиженного водорода в автомобиле
Более высокий КПД электромотора
Высокий крутящий момент электродвигателя по сравнению с мотором внутреннего сгорания
Отсутствие необходимости охлаждения двигателя
Меньший уровень шума от электродвигателя

 

motormania.ru

Почему мы никогда не будем ездить на водородных автомобилях: engineering_ru

Недавно Toyota объявила о том, что передаёт все свои патенты, связанные с автомобилями на топливных элементах в публичное пространство, и теперь они доступны для использования совершенно бесплатно. Новость умиляет тем, что патентов набралось аж 5 680 штук, задумайтесь только, как старались корпоративные юристы, патентуя всё вплоть до округлостей на кнопках. Но дело не только в этом, ведь в прошлом году именно Tesla стала первой, кто в мире патентных троллей и бесконечных судов открыл свои патенты. К слову, их у компании, выпускающей самый известный электромобиль, было меньше трёх сотен.

Toyota Mirai - первый в мире автомобиль на водородных топливных элементах, который можно будет купить, а не взять в лизинг.Но я хочу поговорить не столько об этом событии, сколько о том, почему даже появление первого автомобиля на топливных элементах, который можно купить, ничего не меняет для водородных автомобилей, и почему эта ветвь развития является абсолютно тупиковый. Илон Маск, CEO Tesla Motors, называет топливные элементы (fuel cells) "fool cells" (элементы одурачивания), аккумуляторные эксперты сходятся в том, что все в индустрии знают, что топливные элементы это ерунда, просто не все признают это, я же сосредоточусь на фактах.Из-за падения цен на нефть стоимость галлона (3.76 литра) бензина в США упала до $2, но даже во время дорогой нефти цена не поднималась выше $4.1. Водород дорог.Это просто факт. Сейчас рыночная цена на газ - $8.96 за эквивалент галлона бензина, 0.997 кг (данные за октябрь 2014 г.). Бак Toyota Mirai вмещает 5 кг водорода. Таким образом, одна заправка обошлась бы вам в $45 и её хватило на 480 км по методике тестирования EPA (данные ещё не проверены EPA, но вряд ли эта цифра окажется больше), что выливается в $9.38 за 100 км. Для сравнения, Toyota Prius проедет те же 100 км, потратив $2.76, а Tesla Model S - $2.99, если использовать ту же методику EPA и текущие средние американские цены.

К 2017 году Toyota планирует довести годовой выпуск Mirai до 2 100 штук.Хотя существует множество оценок, предполагающих, что при больших объемах производства стоимость водорода снизится до $3 за кг (и приблизится к текущей цене на бензин), даже сама Toyota менее оптимистична в своих прогнозах: стоимость бака для Mirai снизится до $30 в будущем. Сейчас в США производится 7.31 миллионов кг ворода в день, в год около 2 600 миллионов килограмм. При среднегодовом пробеге около 21 500 км, его бы хватило для 12 миллионов автомобилей, то есть даже если бы водородных автомобилей в США продавали 10% от всех новых авто в течении 10 лет, производство лишь удвоилось, что не дало бы такого радикального снижения цены.

Предприятие по паровой конверсии природного газа в водород.2. Производство водорода "грязнее" электрогенерацииСейчас 95% водорода производится из углеводородов с помощью реакции паровой конверсии или частичного окисления. Остаётся от природного газа или углеводородов CO2, тот самый с которым все страны дружно борятся развитием альтернативной энергетики и альтернативных автомобилей. Если вспомнить, что в Европе и Азии, в отличие от США, нет своего природного газа, для того чтобы из него делать водород, то всё становится ещё печальней. Сейчас использование водорода ставит в прямую зависимость от цены на газ, что не сильно отличается от нефтяной зависимости, электричество же генерируется из десятка различных источников. Теоретически, водород можно получать электролизом, но сейчас такой газ для США будет в 3 раза дороже получаемого из метана. Более того, так как получение электричества не экологически чистый процесс, а конверсия электричества в водород, затем обратно из водорода в электричество в топливных элементах имеет низкий суммарный КПД, выбросы будут значительно выше, чем для электромобилей.

Реакция паровой конверсии метана: в качестве побочного продукта выделяется пресловутый CO2Для получения одного килограмма водорода требует 52.5 кВтч на электролизере с 75% эффективностью. Таким образом, Toyota Mirai, используя водород, полученный с помощью электролиза будет тратить 54,69 кВтч на 100 км. Даже огромная, более чем 2-х тонная Model S потребляет 23.75 кВтч на 100 км, а Mirai заметно меньше и не может похвастаться разгоном до сотни за 4 секунды. Добавьте к этому транспортировку водорода, компрессию, строительство электролизеров, строительство водородных заправок и станет понятно, что даже теоретически это не путь по уменьшению вредных выбросов в атмосферу.

Водородная заправочная станция стоит $2 млн. и способна заправить лишь 30 автомобилей за сутки.3. Водородная инфраструктура очень дорога и не развита.Одна водородная заправочная станция обходится в $2 миллиона. Калифорния уже потратила $100 миллионов на водородные заправочные станции. Высокую цену станции подтверждают и европейские источники, например только господдержка на одну станцию в Великобритании составляет £1 млн. Вы думаете, зато такая станция может обслужить сотни машин? Нет, станции рассчитаны на заправку максимум 30 автомобилей в день. С одной стороны больше и не надо, откуда там взяться хотя бы двум, но с другой стороны суперзарядка Tesla Motors на 6-12 стоек обходится компании в $100k - $150k, а более продвинутая версия с солнечными батареями на крыше и аккумуляторами на 500кВтч для сохранения солнечной энергии в "целых" $300k. Надо ли добавлять, что такая станция в действительности может обслужить больше сотни машин в день.

Всего за год без какой-то государственной помощи Tesla Motors сделалавозможными дальние поездки на Model S по Западной Европе.Сейчас в США 13 водородных заправочных станций. В 2015 году планируют открыть ещё пару десятков. Я думаю, не ошибусь, если скажу, что эти планы следуют за водородными автомобилями на протяжении последних 10 лет. Правда, одна лишь компания Tesla Motors, используя часть прибыли от продажи своих электромобилей без государственных грантов, за один месяц, декабрь 2014 года открыла 54 своих суперзарядки, 12 из них в США, каждая на 6-8 зарядочных стоек. За год в Европе открыто более 120 суперзарядок, такое же количество водородных станций обошлось бы в четверть миллиарда долларов.

Водородный Hyundai Tucson стоит $144 400, и даже такая высокаяцена не означает, что он не субсидируется производителем.4. Водородные автомобили дороги.Хотя Toyota Mirai будет продаваться на американском рынке за $62 000, большинство экспертов сходится во мнении, что эта цена субсидирована производителем (1, 2) Точных цифр от самой Тойоты нет, косвенно же это подтверждается высказыванием главы R&D компании о том, что автомобили на топливных элементах смогуть быть конкурентными по цене с электромобилями к 2030 году и стоимостью топливных элементов. Субсидирование производителем подтверждает и цена в $144 400 Hyundai Tucson на топливных элементах, продающийся в Южной Коррее. Но даже после такой большой субсидии со стороны производителя, покупатели не торопятся покупать автомобили на топливных ячейках.

Баки из углепластика со сжатым под давлением 680 атмосферводородом располагаются под днищем Toyota Mirai.5. Нет ни одного преимущества водородных автомобилей перед электромобилями.Большую часть недостатков я уже перечислил. Оставлю за бортом безопасность: хотя я бы побоялся ездить на двух баллонах с водородом под днищем, производитель утверждает, что это безопасно, так давайте поверим ему. Попробуем найти хоть какие-то преимущества автомобилей на водороде перед электромобилями. Запас хода? У Toyota Mirai - 480 км, у Tesla Model S - 424 км, Tesla Roadster после обновления в следующем году сможет проехать почти 640 км, все цифры по одной и той же методике тестирования EPA, "яблоки с яблоками", что называется. А есть же ещё и плагин-гибриды, которые дают симбиоз экономичности электромобилей с возможностью движения на обычном топливе на дальние расстояния. В общем, запас хода после появление Tesla уже не аргумент.

Tesla Model S P85D разгоняется от 0 до 100 км/ч за 3.3 секунды, в то время как водородные автомобили довольствуются лишь динамикой самых слабых "дизелей".Динамика? Разгон Toyota Mirai (от $62 000 в США) около 10 секунд до сотни, электромобиль BMW i3 (от $42 000 в США) набирает ту же скорость за шесть с половиной секунд, a Model S P85D разгоняется до сотни как McLaren F1. Остаётся единственное преимущество - скорость заправки за 3 минуты. Это могло бы быть козырем, если когда-нибудь водородных заправок стало как бензиновых. До этого момента преимущество у электромобилей - постоянная зарядка дома или на работе обеспечивает полностью заряженный автомобиль без необходимости куда-то специально заезжать. А быстрая зарядка даёт возможность полностью зарядиться за время обеда с семьёй при поездках на дальние расстояни. Если же спор идёт за абсолютные цифры, быстрая замена батареи позволяет через 1,5 минуты продолжить движение с "полным баком".

Honda тоже планирует выпустить автомобиль на топливных элементах в конце 2015 года, правда пока он больше похож на концепт.Резонно возникает вопрос: а зачем тогда это всё Toyota и другим компаниям. Тут надо уточнить, что кроме японского гиганта интерес к автомобилям на топливных элементах в разное время возникал лишь у Honda, Hyundai и немцев (Audi, VW, Mercedes, BMW). Остальные автомобильные производители были к ним равнодушны. В то же время и от этих компаний всё чаще слышится снижение интереса (VW, BMW, Hyundai) к автомобилям на топливных ячейках. Итак,

Сомневаюсь, что недавно представленный водородный концепт Mercedes F 015 вообще ездит.Зачем автомобильные компании продолжают делать водородные автомобили?а) ДиверсификацияРазработка и создание рабочего прототипа может стоить всего $1 млн. Создание концепта для автосалона ещё проще - он не обязан ездить. Для компаний с десятками миллиардов долларов оборота - это просто капля в море. А вдруг стрельнет, а вдруг именно эта технология окажется перспективной через 5 лет.

б) Сотрудничество между компаниямиHonda и BMW активно сотрудничают с Toyota и было бы в каких-то случаях не этично и не дальновидно не поддерживать её.

Электрический Fiat 500e продаётся лишь в Калифорнии, США для соответствия экологическому законодательству. В Европе об этой машине никто не слышал.в) Соответствие экологическим требованиямЭкологические требования в развитых странах ужесточаются каждый год. Например, для Калифорнии несколько производителей выпускает электромобили только для того, чтобы соответствовать CARB-законодательству. Сейчас законодательство изменилось так, что выпустить один автомобиль на водородных топливных элементах стало выгоднее в 5 раз, чем электромобиль. Добавьте сюда поддержку установки заправочной инфраструктуры постоянными грантами и вы получите готовый рецепт существования автомобилей не нужных самим производителям.

За 15 лет все автомобили Toyota получили гибридные версии.г) Маркетинг15 лет назад Toyota создала уникальный для того времени автомобиль, гибрид Toyota Prius. Вначале его производство было даже убыточным для компании, но позже продажи увеличились, себестоимость снижалась, и сейчас слово гибрид и экономичность для всех ассоциируется, главным образом, с Toyota. Продажи гибридных автомобилей составляют приличную долю доходов компании и спустя 15 лет стали высокомаржинальными. И тут появляются электромобили и плагин-гибриды. В этом сегменте конкуренция быстро нарастает, хотя доля продаж ещё заметно меньше, чем у обычных гибридов. В то же время доля обычных гибридов начинает падать, а электромобили и плагин-гибриды растут каждый год. При этом у Toyota нет никаких серьёзных наработок в этом сегменте.

Что надо сделать? Правильно, нужно сделать "poker face", говорить, что всё это ерунда, и дальше продавать Prius-ы миллионами.

engineering-ru.livejournal.com

Водородное топливо для автомобилей - плюсы и минусы

В 1806 Франсуа Исаак де Ривз предложил идею: получение водорода из воды методом электролиза. Патент на прообраз водородного двигателя выдали в 1841 году. В 1852 году немцы соорудили силовой агрегат, работавший на водороде. В блокадном Ленинграде использовали водород в качестве горючего машины на водородном топливе — за неделю переоборудовали более 600 грузовиков. К идее использования водорода для автомобилей вернулись во второй половине XX века. Арабское нефтяное эмбарго 1970-х годов подтолкнуло к более серьезным экспериментам с водородными моторами. Сегодня их считают серьезной альтернативой двигателям внутреннего сгорания, работающих на бензине и дизтопливе. Все ведущие авто корпорации мира занимаются разработками и совершенствованием водородных двигателей. Первой была Toyota, двадцать лет назад приступившая к проектированию нового типа двигателя. Она же выпустила первый водородный автомобиль — Toyota Mirai АСМ, правда, в основном для наработки практического опыта. Основное препятствие (пока) массового распространения подобных машин — высокая цена и слабо развитая сеть водородозаправочных станций.

Водородное топливо для автомобилей

Водородное топливо, оно же гидрогенное, по крайней мере на современном этапе не делится на октановые числа как бензин, поэтому говорить о таком специальном топливе для автомобилей пока не приходится. Теплотворность водорода намного выше, чем у бензина. Отсюда его высокая экономичность. В пересчете на равные эквиваленты (1 килограмм водорода равен одному галлону или 3,79 литра бензина), на гидрогене можно проехать расстояние в два раза больше.

Водородный автомобиль Toyota Mirai

Как работает водородный двигатель

Принцип работы в сгорании водорода в двигателе. По сравнению с обычным нефтяным топливом гидрогенное сгорает гораздо быстрее. В традиционном двигателе бензин или дизтопливо, смешанные с воздухом, заполняют камеру сгорания. Когда поршень на миг застывает в крайнем верхнем положении, топливо воспламеняется. Продукт горения — газ, давит на поршень, и автомобиль движется. Эта же реакция в водородном двигателе происходит значительно быстрее. Цилиндр наполняется жидким гидрогеном в тот момент, когда поршень двинулся к нижней мертвой точке. Происходит реакция. Результат — вместо выхлопных газов образуется настолько чистая вода, что ее можно пить. Однако остаются смазочные масла, без них невозможна работа двигателя. Эти масла, хоть и в малых количествах, попадают в камеру сгорания, загрязняя топливо. Это основной и трудно устранимый недостаток гидрогенного двигателя. BMW и Mazda в 1970-е года выпускавшие автомобили с роторными двигателями, предприняли попытку создать на основе роторного водородный силовой агрегат. В силу своей конструкции — впускной и выпускной коллекторы находятся на большом расстоянии друг от друга — роторные моторы избавлены от попадания смазочного масла в камеру сгорания. Попытка оказалась неудачной: мощность упала в два раза, а расход топлива вырос в два раза. Проект пока свернули. Другая технология пришла из космоса — топливные ячейки. Водород проходит через такую ячейку с катализатором, соединяется с кислородом — образуется вода. Только по конструкции этот агрегат напоминает электромобиль — накопленная энергия попадает в аккумуляторы, а из них в электромотор.

Водородные топливные элементы

Они состоят из корпуса, разделенного пополам мембраной — в одной части анод, в другой — катод. Они покрыты палладием или платиной — это катализаторы. Это самая дорогая часть ВЭ — 70% от общей стоимости изделия. Сейчас ведутся исследования по замене этих дорогостоящих металлов на более дешевые: иридий, иридий-кобальтовую смесь, соединения железа с магнием и другие. Применение этих металлов снижает стоимость ВЭ в два-три раза. Для работы топливных элементов нужен водород и кислород. Первый в анодном отделении отдает свои электроны аноду. Для этого и нужен катализатор. Полученные в анодном отделении протоны через мембрану переходят в катодное отделение, в которое так же подается кислород. Сами электроны по аноду попадают в систему питания электродвигателя и приводят его в движение. Катализатор катода соединяет электроны с протонами — так образуется молекулярный водород. А кислород, попадая в камеру сгорания, образует молекулы воды. В этом экологичность водородных автомобилей — нет выхлопа с углекислым газом, только водяной пар и небольшая окись азота.

Водородный автомобиль BMW i8 (концепт)

Преимущества и недостатки водородного двигателя

  • О главном достоинстве мы уже говорили — не загрязняет атмосферу. Все что он выделяет, это водяной пар.
  • У него довольно простая конструкция, значит, при массовом производстве цена снизится.
  • Ему не нужны сложные системы подачи топлива, что опять снижает конечную цену.
  • Он бесшумен. Правда, с одной стороны это плюс, с другой — минус: шумно работающий мотор предупреждает об опасности. Поэтому при массовом производстве таких авто — уже договорились — будут устанавливать прибор «искусственной шумности».
  • Относительно высокий КПД — 45% против 35% у бензинового. Отчасти это объясняется изменениями системы зажигания.
  • И, повторимся, на одной заправке можно проехать в два раза дальше, чем на бензине.

Недостатки тоже существенны, хотя и не касаются непосредственно самой конструкции:

  • Производство топлива требует больших затрат и отличается сложностью.
  • Хотя ведущие страны взяли на себя обязательства по развитию сети станций для заправки автомобилей водородом, их строительство идет медленно.
  • Сложность хранения самого топлива, которое отличается большой взрывоопасностью — не до конца проработаны стандарты хранения и безопасности.
  • Так же до конца недоработаны технологии его хранения.
  • Высокая стоимость элементов, производящих водород.
  • Повышенный вес автомобилей — преобразователи и аккумуляторные батареи отличает большой вес и внушительные размеры.

Производство водорода

На современном этапе водород получают путем переработки метана — 90% всего мирового объема производства.

Остальные 10% производятся:

  1. Путем электролиза, при этом расходуется большое количество электрического тока, что не лучшим образом сказывается на конечной стоимости топлива.
  2. Переработкой аммиака. Химическая реакция разделяет его на одну часть азота и три части водорода. На сегодня это наиболее дешевый способ производства и не очень затратный.
  3. Экспериментальным и опытным путем установлено, что гидроген можно получать из различных источников — ветра, солнечной энергии, переработки мусора и сточных вод — за этими альтернативными видами производств, похоже, много будущего. По крайней мере, такие технологии существуют и в небольших масштабах используются.

Перспективы развития

Особой альтернативы водороду, как виду автомобильного топлива нет. Во-первых, нефти становится все меньше. Ей необходима замена. Во-вторых, Необходимо снизить выбросы углекислого газа в атмосферу. 23-25% этих выбросов приходится на долю современного автомобиля. В-третьих, электромобили, на которых потрачено столько сил и средств, по многим параметрам несколько уступают водородным — выше вес, долгое время зарядки, незначительная дальность поездки, ниже скорость разгона и некоторые другие факторы. Поэтому будущее в автомобильном мире пока за водородным движителем.

energosector.com

Основные преимущества и недостатки водородного топлива

Админ | 2 Июнь 2017 | Комментариев: 0

Что из себя представляют современные водородные топливные устройства, преимущества и недостатки водородного топлива...

В современном обществе, очень много говорят о преимуществах водородного топлива, при этом имея ввиду его в качестве альтернативы обычным видам топлива. Большинство стран закономерно хотят с одной стороны уменьшить зависимость от импортируемого топлива, с другой же стороны улучшить состояние окружающей среды и обеспечить экономический рост, благодаря эффективности и сравнительной дешевизне альтернативных источников энергии.

Что-же из себя представляют современные водородные топливные устройства? Как известно, водород не содержится в свободном состоянии в природе в больших количествах, но он может быть получен несколькими способами. Во первых водород может быть выделен из природного газа, а во вторых добыт путем пропускания электрического тока через воду.

Преимущества водородного топлива

При нагреве водород сжигается, но при этом не выделяет диоксид углерода (CO2). Соответственно водород меньше загрязняет атмосферу. Кроме того, водород имеет большой потенциал для применения его в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, поскольку имеет большую эффективность чем бензин или дизельное топливо. Если сравнить один и тот-же объём водорода и бензина, то получится, что автомобиль на водороде сможет проехать вдвое дольше. Сегодня существует несколько компаний, которые работают над созданием водородного двигателя для автомобилей. Многие из них ( такие компании как Honda, BMW) уже вложили миллиарды долларов в свои исследования, пытаясь создать дешёвые водородные топливные элементы.

Недостатки водородного топлива

Хотя основные преимущества водородного топлива ясны и не вызывают сомнений, следует отметить также и ряд существенных недостатков. В настоящее время водородные топливные элементы все еще стоят значительную сумму денег, а чтобы запустить водородное транспортное средство, требуется большое количество энергии для сжижения топлива. Для хранения сжатого газообразного водорода, требуются специальные цистерны высокого давления, похожие на те, что используются для хранения сжатого природного газа. Эти цистерны должны иметь большой объём, что позволит избежать бесчисленных поездок на заправочную станцию через ​​каждые несколько километров.

Многие экономисты полагают, что хотя водородные автомобили в будущем могут стать весьма популярными, пройдёт еще не одно десятилетие, прежде чем мы увидим эти транспортные средства в массовых количествах на рынке. Необходимо провести ещё много исследований и разработать целый ряд прорывных технологий, чтобы устранить существующие препятствия для перехода на водород в качестве основного источника энергии.

www.tesla-tehnika.biz

Водородные автомобили плюсы и минусы

РЕМОНТ АВТОМОБИЛЕЙ

Водородные автомобили плюсы и минусы

Состояние окружающей среды является наиболее важной задачей современного мира. Ухудшение качества окружающей среды и такие проблемы, как глобальное потепление сподвигли человечество искать возобновляемые и безопасные природные ресурсы, которые могут быть использованы многими поколениями. Считается, что наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят бензиновые автомобили. Они не только выделяют вредные газы, но также опасные и тяжелые металлические частицы, которые могут привести к опасности для окружающей среды, рака легких и многих других респираторных заболеваний.

В современном мире никто не может остановить использование транспортных средств, и тем самым остановить загрязнение воздуха сразу. Но по крайней мере можно искать лучшие альтернативы, и направить науку в сторону сокращения загрязнения воздуха, и тем самым предотвратить дальнейшее загрязнение окружающей среды. Ученые потратили годы, чтобы найти такую альтернативу. Однако, некоторые исследования показали, что использование водородных автомобилей может оказаться лучшим вариантом по сравнению с обычными автомобилями. Но каковы эти водородные автомобили? И каковы все плюсы и минусы водородных автомобилей?

Концепция водородных автомобилей

Определение водородных автомобилей можно уложить в несколько слов, это автомобиль, который использует водород в качестве топлива для его двигателя. Сейчас существует два типа водородных автомобилей, или можно сказать, что водород может быть использован в виде топлива в двух направлениях. Первый - использование водорода в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания автомобиля, а второй является использование водородных топливных элементов для обеспечения автомобиля электроэнергией.

Водородное топливо в двигателе внутреннего сгорания

И газообразный и жидкий водород в сжатом виде могут быть использованы в качестве топлива для питания двигателя внутреннего сгорания. Газообразный водород тяжел и горюч, в то время как жидкий водород - это тоже огнеопасен! Однако любая из форм водорода полезна и решение их использовать, зависит от частоты использования, и затрат на создание системы.

Водородные топливные элементы

Водородные топливные элементы используются в основном для электромобилей. Водород и кислород вступают в химическую реакцию друг с другом, чтобы произвести электричество. Эти газы проходят через электрически заряженные паропроницаемые мембраны. Далее, электричество генерируется из заряженных ионов, и ток через этот процесс запускает машину. В отличие от бензиновых автомобилей, которые производят вредные газы в качестве побочного продукта сгорания, здесь, на водородных топливных элементах, автомобиль выпускает воду и тепло в качестве побочных продуктов.

Плюсы и минусы автомобилей на водородном топливе

Плюсы водородных автомобилей

Первым и главным преимуществом водородных автомобилей является то, что они экологически чистые и не представляют никакой угрозы для окружающей среды.

Ископаемые виды топлива ограничены и не возобновляемы, в то время как водород доступен в изобилии, а значит, вам не нужно беспокоиться о выгорания водорода.

В случае водородных топливных элементов автомобилей, почти 90 - 95% энергии, вырабатываемой в топливных элементах, преобразуется в электрическую энергию, которая, таким образом, делает эти автомобили энергоэффективными.

Из-за аспекта эффективности, эта технология может быть использована для больших и дальне-магистральных средств для лучшего эффекта.

Нет никаких вредных газов, выпускаемых в виде побочных продуктов. Единственными побочными продуктами являются вода и небольшое количество тепла, поэтому загрязнение воздуха предотвращается в значительной степени.

В среднем, водородные автомобили будут давать до 60 миль за каждый килограмм водорода, что выглядит как вполне конкурентно-способно.

Недостатки автомобилей на водородном топливе

Расходы, понесенные при подготовке топливных элементов для таких автомобилей довольно высоки. Это потому, что эти топливные элементы включают платину, которая почти не встречается, и более того-это очень дорогостоящий элемент.

В случае повреждения, стоимость ремонта и замены топливных элементов тоже высока, следовательно, это делает обслуживание этих машин достаточно дорогим.

Еще одна серьезная проблема, возникающих при использовании водородных автомобилей является его хранение. Водород является легковоспламеняющимся материалом, что может привести к огромному взрыву машины, даже от малейшего столкновения с каким-то другим тяжелым предметом.

Для правильной работы, водородные автомобили имеют некоторые ограничения температуры. В местах, где температура опускается ниже точки замерзания, есть шансы, что вода в топливе может замерзнуть.

Если вы тот, кто ищет скорость и приемистость, то водородный автомобиль будет разочарованием для вас.

Водород не легко доступен на заправочных станциях, что делает заправку проблемой. Много денег и усилий понадобится, чтобы получить необходимую инфраструктуру во всем мире, и таких станций как автосервис Ауди в СВАО производящих ремонт водородных автомобилей пока еще слишком мало.

Концепция водородных автомобилей является относительно новой для большинства людей, и поэтому в этой статье была сделана попытка объяснить эту технологию будущего. Исследования и эксперименты продолжаются, чтобы устранить минусы и увеличить плюсы. Однако, давайте с нетерпением ждать этой новой технологии, и продолжать вносить свою лепту в дело сохранения планеты!

Содержание

http://cars-repaer.ru

legkoe-delo.ru

Водородный двигатель как альтернатива будущего

Двигатель на водородном топливе это ближайшая альтернатива автомобильного горючего из нефтепродуктов. Этот источник энергии наиболее экологичен сегодня и при этом получать его можно из простой воды.

В автомобилях водород используется как в двигателях внутреннего сгорания, так и в электромоторах.

Водородные ДВС

Авто с ДВС на водородном топливе уступают по КПД электромоторам, поэтому ученые работают над некоторыми изменениями в системе зажигания.

Работа ДВС на водороде происходит за счет сильного нагрева и сжатия, заставляющего газ вступать в реакцию с металлическими фрагментами агрегата и смазкой. Для того чтобы при утечке не возникло возгорания используют роторные двигатели.

В качестве примера приведем BMW 750hl на водородном топливе. В роли топлива в этом автомобиле выступает соединение кислорода и водорода, подобно ракетному топливу. Максимальная скорость такой модели составляет 140 км/ч. На горючей сжижено-охлажденной смеси автомобиль преодолевает 300 км, после чего двигатель автоматически переходит на бензин из основного топливного бака.

Стоимость автомобиля около 90 тысяч долларов, что равно средней цене на автомобили с карбюратором из того же сегмента.

Водород для электромобилей

В электрических двигателях на водороде используется принцип электролиза, но с 458-процентным КПД.

Экспериментальные водородные двигатели уже установлены на отечественные концепты Niva и LADA. Их моторы без подзаряда позволяют преодолевать 200 тысяч метров и 300 тысяч метров пути соответственно.

Выгоды применения водородных двигателей

К преимуществам водородного ДВС можно отнести экономию топлива до 30-50 % за счет обогащения газовой смесью. В итоге выходит, что на одном и том же количестве горючего можно будет проезжать большие расстояния.

В будущем к достоинствам водорода можно будет отнести:

- получение топлива из бесплатного сырья

- экологическую чистоту добычи топлива

- увеличение КПД двигателя в сравнении с карбюраторным

- возможность двигателя работать независимо от температурных изменений

- низкую детонацию водородной смеси при сгорании, что положительно сказывается на шумоизоляции и вибрациях двигателя

- отсутствие в системе водородного двигателя трансмиссии, смазочных и охладительных систем, что упрощает его конструкцию и обслуживание.

Минусы водородных двигателей

Не обошлось и без недостатков в водородных двигателях: для их бесперебойной работы требуются громоздкие батареи и преобразователи, которые в актуальном виде занимают большое пространство.

Стоимость топливных элементов довольно высока и на сегодняшний день ученые заняты поисками других материалов для их изготовления.

Пожарная безопасность водородного двигателя на низком уровне.

Оптимальные емкости для водорода еще в стадии разработки.

Немного истории

Пионер среди водородных двигателей родился на 60 лет раньше, чем его бензиновый «сородич». Агрегат, функционирующий от гидролиза воды, разработал француз Франсуа Исаак де Ривак в 1806 году, но распространение получил бензиновый мотор, созданный в 1870 году. Интересно, что за двести лет водородный двигатель так и не был доведен до совершенства и сегодня лишь приобретает будущие очертания.

car.ru