Vandenilio variklis: savybės, privalumai ir trūkumai

Straipsnio turinys:

• Truputis istorijos
• Vandenilinių variklių bruožas
• Pagrindiniai vandenilio variklių privalumai ir trūkumai
• Populiariausi automobiliai su vandeniliniu vidaus degimo varikliu

„Vandenilis yra ateities kuras“ - būtent su šia žinia į transporto ir aviacijos pramonę diegiami vandenilio ICE.

Neatsitiktinai vandenilis užima lyderio poziciją tarp visų kitų alternatyvios energijos šaltinių - jis yra kuo ekologiškesnis, turi atsinaujinančių išteklių ir taip pat turi didžiausią efektyvumą, palyginti su klasikiniais varikliais, varomais benzinu ir dyzelinu.

Tačiau, be neabejotinų pranašumų, vandenilinis variklis turi ir nemažai trūkumų, kurie dar neleidžia jo padaryti masyviu ir visiškai išstumti „kenksmingus“ benzininius ir dyzelinius variklius.

Truputis istorijos

Žmonija apie aplinkos išsaugojimo poreikį pradėjo galvoti visai neseniai, tačiau mokslininkai apie įprastinio vidaus degimo variklio pakeitimą pradėjo galvoti gerokai anksčiau.

Taigi, iš mokslininko François Isaac de Rivaz, kilusio iš Prancūzijos, pirmas vandenilio variklis buvo pagamintas 1806 m. 1841 m. Didžioji Britanija gavo pirmąjį patento susitarimą dėl vandenilio variklio gamybos, o 1852 m. galintys sukurti vidaus degimo variklį.dirbančius oro ir vandenilio mišiniu.

Tačiau vandenilio variklių įvedimo planus sužlugdė benzininiai varikliai, kurie paplito po 1870 m.

Vandenilį kaip alternatyvų kurą jie prisiminė tik 1941 m. Apgultame Leningrade. Tada sovietų technikas B. Shelishchas oro ir vandenilio „kokteiliu“ paleido balionus.

Tada vandenilis vėl buvo pamirštas, kol aštuntajame dešimtmetyje į duris pasibeldė pasaulinė degalų krizė. 70 -ųjų pabaigoje BMW automobilių gamintojas išleido savo pirmąjį automobilį, veikiantį vandeniliu, o paskui jo pavyzdžiu pasekė ir kitos kompanijos, įskaitant amerikiečių „General Motors“ ir „Ford“, japonų „Honda“ ir kt.

Nepaisant to, vos nuslūgus krizei, susidomėjimas vandeniliu kaip energijos šaltiniu vėl išblėso. Ir dabar, praėjus dešimtmečiams, žmonija vėl prisiminė savo egzistavimą, kurį palengvino ne tik aplinkosaugininkų aktyvinimas, bet ir kylančios degalų kainos.

Vandenilinių variklių bruožas

Struktūriškai vandenilinis variklis mažai kuo skiriasi nuo standartinio vidaus degimo variklio. Jame taip pat yra stūmokliai, degimo kamera ir švaistiklio-švaistiklio mechanizmas. Taigi koks skirtumas?

Faktas yra tas, kad vandeniliniai varikliai naudoja kitokį kuro mišinio tiekimo ir tolesnio jo deginimo būdą. Be to, vandenilio deginimas užima daug mažiau laiko nei naftos degalų atveju. Skirtumai yra nereikšmingi, ir iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad įprastą ICE nėra sunku paversti vandeniliu, tačiau taip nėra.

Keletas problemų naudojant vandenilinį variklį:

1. Vandenilio gauti sunku. Ne paslaptis, kad jis yra vandenyje ir pagrįstai laikomas labiausiai paplitusiu cheminiu elementu pasaulyje, nors gryna forma jis praktiškai nėra atstovaujamas. Tai reiškia, kad automobilyje turi būti sumontuotas specialus uždaro tipo įrenginys - elektrolizatorius, kuris yra atsakingas už vandens padalijimą ir leidimą gaminti vandenilį. Tačiau praktiškai tokį įrenginį sunku pagaminti, o tai labai veikia jo galutinę kainą.
2. Dėl aukštos suspaudimo temperatūros vandenilis lengvai reaguoja su įvairiais elektrinės metaliniais elementais ir net su variklio alyva.
3. Net nedidelis vandenilio nutekėjimas, susilietęs su šildomu kolektoriu, sukels gaisrą. Štai kodėl šiandien, kuriant vandenilinius variklius, naudojamos tik rotacinės jėgainės, nes jos sumažina gaisro riziką dėl didesnio atstumo tarp įsiurbimo ir išmetimo kolektorių.

Nepaisant to, dauguma problemų iki šiol buvo išspręstos ne tik sukamuosiuose įrenginiuose, bet ir varikliuose, kuriuose naudojami stūmokliniai mechanizmai, o tai leidžia vandeniliui išlikti perspektyviausiu benzino / dyzelino pakaitalu.

Pagrindiniai vandenilio variklių privalumai ir trūkumai

Pagrindiniai vandenilio variklių pranašumai:

• aukštas ekologiškumo lygis, nes jo degimo produktas yra vandens garai. Kai dega vandenilis, dega ir variklio alyva, tačiau toksiškų išmetamųjų dujų kiekis yra kelis kartus mažesnis nei deginant benziną ar „sunkų“ kurą;
• didelis efektyvumas, kuris yra kelis kartus didesnis nei klasikinėse jėgainėse, veikiančiose dyzelinu ar benzinu;
• santykinis struktūrinis paprastumas, taip pat brangių ir nepatikimų degalų tiekimo sistemų nebuvimas, kurie taip pat yra pavojingi;
• triukšmingumas.

Nepaisant daugybės reikšmingų pranašumų, vandenilio varikliai turi pakankamai trūkumų:

• didelė gryno vandenilio gavimo kaina ir sudėtingumas;
• neišvystyta degalinių infrastruktūra, galinti papildyti degalus vandeniliu;
• tarptautinių vandenilio kuro gabenimo ir naudojimo standartų trūkumas;
• didelės kuro komponentų ir vandenilinių variklių priežiūros išlaidos;
• sunkumų, susijusių su vandenilio kuro laikymu. Mokslininkai vis dar nepasiekė bendro vardiklio dėl medžiagos, kuri turi būti naudojama gaminant cisternas degiam vandeniliui laikyti;
• padidėjo bendra automobilio masė dėl vandenilio variklio, kuris yra pastebimai sunkesnis nei dabar plačiai paplitę benzininiai ir dyzeliniai varikliai.

Be to, vandenilio balionai turi būti reguliariai tikrinami ir sertifikuoti, tai gali atlikti tik kvalifikuoti ir licencijuoti specialistai.

Populiariausi automobiliai su vandeniliniu vidaus degimo varikliu

Nuotraukoje: Riversimple Rasa

Nepaisant to, kad mokslininkai ir toliau svarsto dabartines problemas, susijusias su vandenilio variklių naudojimu, vandeniliu varomų automobilių skaičius ir toliau auga. Garsiausi vandeniliu varomi automobiliai yra:

1. „Toyota Mirai FCV“ - automobilis pirmą kartą debiutavo 2013 m., Tačiau buvo parduotas tik 2015 m. Joje esantys cilindrai numatė maždaug 500 km „nuotolį“.
2. BMW 750hL, kurio koncepcinė versija buvo parodyta dar 2000 m. Automobilyje sumontuotas specialus vandenilio bakas, kurio rezervo pakanka įveikti 300 km atstumą.
3. „Honda Clarity“ yra dar vienas automobilis, kuriame vietoje klasikinio kuro naudojamas vandenilis. Pagrindiniai modelio privalumai yra įspūdinga išvaizda ir įspūdingas, pagal vandenilio automobilių standartus, 589 km galios rezervas.
4. „Riversimple Rasa“ yra mažas vandenilinis automobilis, kilęs iš Jungtinės Karalystės. Pagrindinis jo bruožas buvo mažas svoris (kiek daugiau nei 500 kg) ir įspūdingas galios rezervas - apie 500 km.

Be to, gamintojai ir toliau pristato vandenilinius koncepcinius automobilius, įskaitant „Audi H-tron Quattro“, vandenilinį „Mercedes GLC“, „Nikola One“ sunkvežimį iš „Nikola Motor“, superautomobilį „H2 Speed“ iš „Pininfarina“ dizaino namų ir daugelį kitų.

Išvada

Nepaisant daugybės trūkumų, per ateinančius 30–40 metų vandenilis gali tapti perspektyviausiu švarios energijos šaltiniu. Mums tereikia rasti veiksmingą metodą vandeniliui gaminti ir sukurti infrastruktūrą jo pristatymui galutiniam vartotojui, tada žmonija amžiams pamirš ne tik degalus, bet ir aplinkos krizę.