Utilizarea hidrogenului în motor și în motorul roților

Hidrogenul și căile de obținere a acestuia.

Hidrogenul este primul element al sistemului periodic de elemente. Este cel mai comun gaz din univers. Această substanță simplă, în condițiile obișnuite pentru aceasta, este un gaz incolor, care, într-un amestec cu aer sau oxigen, poate fi exploziv și foarte inflamabil. Pe pământ, hidrogenul se produce în principal într-o stare legată. De aceea, metodele de preparare a acestuia se bazează pe reacțiile metalelor cu unul dintre compușii de hidrogen, de exemplu:

Pentru extracția hidrogenului pot fi utilizate și reacții de descompunere a substanțelor complexe în cele mai simple. O astfel de metodă este descompunerea apei prin curent electric (electroliză).

Hidrogenul este ca și combustibilul.

Încă din 1806, a fost elaborată proiectarea unui motor cu ardere internă care lucrează cu hidrogen. Din păcate, la acel moment aceste experimente nu aveau nici o semnificație practică și au fost uitate curând.

Hidrogenul a fost amintit în timpul celui de-al doilea război mondial: din cauza lipsei de benzină - aproximativ șase sute de automobile Wehrmacht au fost transferate la hidrogen. După ce această cercetare în domeniul utilizării combustibilului pe bază de hidrogen în DVS a început să dețină multe companii. Hidrogenul are avantaje incontestabile: prietenie cu mediul. performanțe energetice ridicate, caracteristici cinetice unice și bază de materii prime practic nelimitate. Dar dacă schimbăm motorul standard cu combustie internă pentru a lucra cu hidrogen, este suficient de ușor, iar hidrogenul în sine poate fi produs cantitate nelimitată - de ce această tehnologie nu este folosită pe scară largă acum?

Faptul este că pentru producția de hidrogen sunt folosite tehnologii destul de complexe și costisitoare. Mai mult decât atât - nu este suficient să obțineți acest combustibil, trebuie învățat să depozitați fără pierdere pentru evaporare. Un alt obstacol major pentru utilizarea pe scară largă a hidrogenului în transport este lipsa unei rețele de stații de alimentare cu hidrogen. Toate problemele de mai sus din agregat reprezintă o frână a utilizării pe scară largă a hidrogenului.

Prin urmare, autovehiculele cu hidrogen: cu celule de combustie și motoare modificate cu ardere internă, în flota mondială de autoturisme sunt doar câteva sute de procente încă colectate.

Motoarele cu hidrogen.

motor normal pentru utilizarea hidrogenului drept combustibil nu este adecvat, deoarece gazul este ușor aprins de temperatura ridicată din interiorul mecanismului, chiar și fără formarea de scântei pe bujiile, și, prin urmare, există o ardere necontrolată sau strălucire aprindere, care nu este în concordanță cu ciclul motorului. Cu toate acestea, dacă faceți modificări la sistemul de aprindere, pentru a lucra la hidrogen, atunci de la un motor pe benzină puteți trage și mai multă putere decât folosind un combustibil obișnuit. În același timp, datorită temperaturii crescute de funcționare a motorului, din păcate, producția de oxizi de azot crește, ceea ce agravează câțiva parametri de evacuare.

Când fluxul proceselor de lucru în motoarele cu ardere internă de hidrogen, o aprindere necontrolată a amestecului de aer și hidrogen, creează probleme suplimentare cu transfer de ICE la hidrogen, cu toate acestea, a găsit repede și antidot: o injecție suplimentară în galeria de admisie „rece“, hidrogenul poate rezolva simultan două probleme: creșterea siguranța și eficiența motorului, precum și reîncălzirea hidrogenului înainte de arderea acestuia într-o stare gazoasă.

Atunci când sunt produse în temperaturile și presiunile motorului, hidrogenul reacționează cu lubrifiantul și materialele motorului, ceea ce duce la uzura rapidă a componentelor dispozitivului, astfel încât pentru modificarea motoarelor pentru combustibil de hidrogen, sunt utilizate materiale speciale, scânteie fără electrozi de platină și o conductă de modificat.

În plus față de schimbările din sistemul de aprindere, atunci când motorul este transformat în hidrogen, grupul cilindru-piston și piesele mecanismului supapei sunt înlocuite cu piese mai rigide și rezistente la căldură. Dar, după toate lucrările de refacere, în funcție de tipul de motor (injector sau carburant), - puterea motorului crește în medie de la 20 la 40%.

Generatoare de hidrogen de uz casnic

Descriind motoarele cu combustie internă care lucrează cu hidrogen, nu se poate menționa utilizarea de către unii autovehicule a unor autovehicule fabricate pentru obținerea hidrogenului sub capota autovehiculului în timpul mișcării sale. Ca materie primă pentru producerea de hidrogen, se folosește apă obișnuită, turnată într-o capacitate de electroliză. Energia pentru extragerea hidrogenului din apă este preluată de la un generator de curent electric pentru automobile. Gazul, care este produs în cantități mici, este trimis în galeria de admisie a motorului prin conducta de aer, unde se amestecă cu benzină și arde cu el.

Suporterii de "hidrogen" tuning de "Zhiguli" susțin că în acest fel ei reduc consumul de benzină. Dar nu este așa, deoarece consumul de energie pentru producția de gaze depășește cantitatea de energie primită de la arderea de hidrogen din motor. Pentru a dovedi acest lucru, nici măcar nu este necesar să se efectueze măsurători de laborator - totul a fost măsurat de mult timp de institutele de cercetare auto și de corporațiile auto. Și cineva și preocupările legate de automobile, de îndată ce caută o cale de a obține cel puțin câteva procente pentru a spori economia modelelor lor, introduc inovații chiar mai devreme decât vom auzi despre ele.

O mașină cu celule de combustie.

Pro și contra utilizării hidrogenului.

Hidrogenul tehnic este un combustibil ecologic pentru vehicule, utilizarea acestuia va reduce emisiile de substanțe nocive din gazele de eșapament ale autoturismelor și va reduce consumul de combustibil necarbonabil de hidrocarburi la scară globală. Hidrogenul are o gamă largă de aprindere, o rată ridicată de combustie și o capacitate de difuzie mai bună comparativ cu benzina. Ciclul de sarcini se caracterizează printr-o economie mai bună, o eficiență mai mare și absența totală a toxicității. Aceste proprietăți determină parametrii buni ai motoarelor proiectate pentru utilizarea hidrogenului. În plus, energia necesară pentru aprinderea hidrogenului este mult mai mică decât pentru combustibilii cu hidrocarburi.

Un mare dezavantaj al motoarelor pe bază de hidrogen este că nu există nicio modalitate de alimentare rapidă a mașinii pe șosea, de exemplu, dintr-un canistru sau dintr-o stație de benzină. Pentru alimentarea cu hidrogen este necesară construirea unei rețele de stații de alimentare, iar acest lucru este mult (cam de 10 ori) mai scump decât construcția benzinăriilor. Dintre toate gazele, hidrogenul are cea mai mare volatilitate. Din acest motiv, este foarte dificil să-l păstrați într-o consistență lichidă, ceea ce, la rândul său, îngreunează stocarea, transportul și utilizarea hidrogenului în rezervor. Într-un timp relativ scurt, combustibilul se poate evapora complet din acest rezervor. Dacă nu se folosește o mașină cu hidrogen timp de două până la trei săptămâni, hidrogenul are timp să se evapore complet.

Principalul dezavantaj al utilizării este lipsa metodelor necostisitoare de obținere a hidrogenului. Principalele metode de obținere a hidrogenului în prezent sunt electroliza apei (sau a soluțiilor apoase), disponibilă chiar și la domiciliu sau în efectuarea reacțiilor chimice. Problema este că costul total de obținere a hidrogenului este egal sau chiar depășește costul energiei primite ca urmare a arderii sale ulterioare.

Dar acest conflict economic pot fi ocolite cu ușurință în cazul în care hidrogenul produs nu este ars în motoarele cu ardere internă a căror eficiență este de 25-30%, și să fie utilizate ca materie primă pentru generarea de energie electrică în celula de combustibil și să le furnizeze roților motoare electrice. O astfel de schemă oferă deja un factor de eficiență de 70-80%, ceea ce, fără îndoială, va face ca tehnologia hidrogenă să fie profitabilă în viitorul apropiat.

Schema de funcționare a celulei de combustibil.

Planul centralei electrice pe celulele de combustie.

Mașini pentru hidrogen ICE: perspective de dezvoltare.

O mașină care rulează pe un ICE cu hidrogen.

Utilizarea hidrogenului drept combustibil pentru vehiculele electrice va rezolva problemele de mediu, în special în orașele mari. Sperăm că, în viitor, omenirea va aprecia hidrogenul pe baza meritelor sale și va găsi modalități de a rezolva problemele care împiedică utilizarea sa activă în viitorul apropiat.

TM "biciclete Volta"

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare