Die bestuur van 'n waterstofvoertuig (brandstofsel)
inhoud
'N Ander alternatief vir die werking van elektriese voertuie, waterstofoplossing, is lank reeds deur die Duitsers en Japannese bestudeer. Europa, wat Tesla as onstabiel beskou, besluit nietemin om 'n pakket op hierdie tegnologie te plaas (op 'n globale skaal, nie vir die uitsluitlike doel om motors aan te dryf nie). Kom ons kyk hoe die waterstofmotor werk, wat dus slegs 'n variant van die elektriese motor is.
Sien ook:
- Is 'n waterstofmotor lewensvatbaar?
- Wat is die voor- en nadele van 'n brandstofsel
Verskeie tipes waterstofmotors
Terwyl huidige tegnologie vir motors is wat brandstofselle gebruik om hul elektriese motors aan te dryf, kan waterstof ook in wederkerende binnebrandvoertuie gebruik word. Dit is inderdaad 'n gas wat op dieselfde manier gebruik kan word as LPG en CNG wat reeds in ons voertuie gebruik word. Hierdie idee is egter laat vaar, die suiermotor pas regtig meer by die tyd ...
Hier is 'n waterstofaangedrewe Toyota Mirai. Dit word in die VSA verkoop, dit is nie in Frankryk nie, want daar is geen waterstofverspreidingspunt nie ... Omdat ons te laat was met die elektriese terminale, bly ons reeds agter in waterstof!
Bedryfsbeginsel
As ons die stelsel in een sin moet opsom, sou ek dit sêhierdie elektriese motor met wie stap brandstoffen nie-besoedelend (in werking, nie in produksie nie). In plaas daarvan om die battery met 'n prop en dus elektrisiteit te laai, vul ons dit met vloeistof. Daarom noem ons die brandstofselstelsel (dit is
versamel
wat werk met brandstof wat
verbruik
et
verdwyn uit die tenk
). Trouens, die enigste verskil met 'n elektriese motor is die berging van energie, hier in 'n vloeistof, nie in 'n chemiese vorm nie.
Daarom moet daarop gelet word dat die battery leeg is, anders as 'n litium- of selfs loodsuurbattery (sien die skakels om uit te vind hoe dit werk).
Proses kaart
Waterstof = baster?
Byna ... Inderdaad, hulle het stelselmatig 'n ekstra litiumbattery, waarvan ek die nut hieronder sal verduidelik. Daarom is dit moontlik om slegs op waterstof te werk, slegs met 'n konvensionele battery, of selfs albei tegelyk.
Komponente
Waterstof tenk
Ons het 'n tenk wat 5 tot 10 kg waterstof kan berg, wetende dat elke kilogram 33.3 kWh energie bevat (in vergelyking met elektriese voertuie met 35 tot 100 kWh). Die tenk is spesiaal ontwerp en robuust om 'n interne druk van 350 tot 700 bar te weerstaan.
Brandstofsel
Die brandstofsel verskaf krag aan die motor se elektriese motor, net soos 'n gewone litiumbattery. Dit benodig egter brandstof, naamlik waterstof uit die tenk. Dit is gemaak van baie duur platinum, maar in die mees moderne weergawes doen dit sonder dit.
Bufferbattery
Dit is nie nodig nie, maar dit is die standaard vir waterstofvoertuie. Dit dien inderdaad as 'n rugsteunbattery, 'n kragversterker (kan parallel met 'n brandstofsel werk), maar veral ook om kinetiese energie tydens vertraging en rem te herstel.
Krag elektronika
Die kragelektronika, wat nie op my boonste diagram verskyn nie, beheer, onderbreek en herstel (omskakel tussen AC- en DC -strome) die verskillende strome wat deur die verskillende komponente van die motor vloei.
Hervulling
Brandstofselwerking: katalise
Die doel is om elektrone (elektrisiteit) uit waterstof te onttrek om dit na 'n elektriese motor te stuur. Dit word alles gedoen deur 'n beheerde elektrochemiese reaksie wat elektrone aan die een kant (na die enjin) en protone aan die ander kant (in die brandstofsel) skei. Die hele vergadering eindig by die katode, waar die reaksie eindig: die finale "mengsel" gee water wat uit die stelsel gepomp word (uitlaat).
Hier is 'n diagram van katalise, wat die onttrekking van elektrisiteit uit waterstof is (omgekeerde elektrolise).
Hier sien ons die werking van die brandstofsel, naamlik die verskynsel katalise.
Waterstof H2 (dit wil sê twee waterstof H -atome wat aan mekaar vasgeplak is: diwaterstof) gaan van links na regs. As dit die anode nader, verloor dit sy kern (proton), wat afgesuig sal word (as gevolg van die oksidasieverskynsel). Die elektrone gaan dan verder na regs om daarna die elektriese motor te gebruik.
Op sy beurt maak ons alles weer bymekaar deur O2 (suurstof uit die lug danksy die kompressor) aan die katodekant toe te spuit, wat natuurlik die vorming van 'n watermolekule (wat al die elemente in 'n enkele geheel sal kataliseer) toelaat. 'n molekule wat 'n versameling van Hs en Os is).
Opsomming van chemiese / fisiese reaksies
ANOD : by die anode word die waterstofatoom in die helfte gesny (H2 = 2e- + 2H+). Die kern (H + ioon) daal na die katode toe, terwyl die elektrone (e-) op pad bly weens hul onvermoë om deur die elektroliet te gaan (die ruimte tussen die anode en katode).
KATODUS: by die katode sien ons omgekeerde (op verskillende maniere) ione H + en e- elektrone. Dan is dit genoeg om suurstofatome in te voer sodat al hierdie elemente wil versamel, wat dan lei tot die skepping van 'n watermolekule wat bestaan uit twee waterstofatome en een suurstofatoom. Of die formule: 2e- + 2H+ + O2 = H2O
Die oes?
As ons slegs die motor self in ag neem, naamlik die doeltreffendheid van die tenk tot aan die einde van die wiele (materiaaltransformasie / meganiese versterking), is ons hier 'n bietjie onder 50%. Inderdaad, die battery het 'n doeltreffendheid van ongeveer 50%, en die elektriese motor - ongeveer 90%. Daarom het ons eers 50% filtering, en dan 10%.
As ons die doeltreffendheid van 'n kragstasie wat energie opwek, in ag neem, dan het ons voor die produksie van waterstof of selfs die verspreiding van elektrisiteit (in die geval van litium) 25% vir waterstof en 70% vir elektrisiteit (ongeveer gemiddeld, duidelik ).
Lees hier meer oor winsgewendheid.
Verskil tussen 'n waterstofmotor en 'n elektriese motor met 'n litiumbattery?
Die motors is presies dieselfde, behalwe hul "energietenk". Daarom is dit elektriese voertuie wat rotor-statormotors gebruik (induksie, permanente magnete of selfs reaktief).
As 'n litiumbattery ook werk as gevolg van 'n chemiese reaksie daarin ('n reaksie wat natuurlik elektrisiteit produseer: meer presies, elektrone), kom daar niks uit nie, daar is slegs 'n interne transformasie. Om terug te keer na die oorspronklike toestand (herlaai), is dit genoeg om die stroom deur te voer (maak verbinding met die sektor) en die chemiese reaksie sal weer in die teenoorgestelde rigting begin. Die probleem is dat dit tyd neem, selfs met superladers.
Vir 'n waterstofenjin, wat 'n klassieke elektriese motor is wat deur 'n brandstofsel aangedryf word (dws waterstof), verbruik die battery waterstof tydens 'n chemiese reaksie. Dit word leeggemaak deur 'n uitlaat wat waterdamp verwyder (die gevolg van 'n chemiese reaksie).
Daarom kan ons vanuit 'n logiese oogpunt enige elektriese motor by 'n waterstofmotor aanpas; dit is genoeg om die litiumbattery deur 'n brandstofsel te vervang. U verstaan dus dat die 'waterstofenjin' hoofsaaklik as 'n elektriese motor beskou moet word (kyk hoe dit hier werk). Hy nader hom noodwendig, nie omdat hy as 'n entiteit aangevul word nie.
Die chemiese reaksie aan die basis van hierdie tablet produseer hittevan elektrisiteit (wat ons nodig het vir die elektriese motor) en water.
Waarom nie oral nie?
Die belangrikste tegniese probleem met waterstof hou verband met bergingsveiligheid. Trouens, soos LPG, is hierdie brandstof gevaarlik omdat dit ontvlambaar raak as dit met lug in aanraking kom (en dit is nie al nie). Die probleem is dus dat die motor nie net brandstof gevul word nie, maar ook 'n tenk wat sterk genoeg is om enige ongeluk te weerstaan. Natuurlik is die ekstra koste ook 'n groot rem, en dit lyk minder lewensvatbaar as 'n litium-ioon battery, wat dramaties daal in koste.
Uiteindelik is die produksie- en verspreidingsnetwerk in die wêreld baie onderontwikkel, en regerings wil waterstof produseer deur elektrolise met behulp van hernubare energiebronne (baie kenners praat van 'n utopiese plan wat nie in ons 'skielike' werklikheid kan realiseer nie).
Uiteindelik is daar 'n groter kans dat konvensionele elektrisiteit die oplossing van die toekoms is, eerder as waterstof, wat gebruik sal word vir 'n verskeidenheid toepassings buite individuele mobiliteit.
Alle kommentaar en reaksies
Dernier kommentaar geplaas:
Bernard (Datum: 2021, 09:23:14)
hallo,
Dankie vir hierdie sterk en interessante idees. Ek sal die werf verlaat met 'n nuwe vuurvliegie in my ou brein.
Persoonlik is ek verbaas dat, behalwe wat ek weet van kern -duikbote, niemand 'n perfekte enjin vir die pad ontwikkel het nie. Dit was inderdaad die een wat Philips by die 1971 Brusselse Motorskou onthul het, met 200 pk. op twee suiers.
Philips het in 1937-1938 begin werk en in 1948 hervat.
In 1971 het hulle honderde perdekrag per suier geëis. Sedertdien kan ek niks vind nie ... Natuurlik, Secret Defense.
Wat van gasturbine-enjins?
Jou lanterns kan 'n bietjie water by my denkmolen voeg.
Dankie vir u kennis en gewildheid.
Il J. 1 reaksie (s) op hierdie opmerking:
- Administrator WERKBESTUURDER (2021-09-27 11:40:25): Dit is baie lekker om te lees, dankie.
Ek weet nie genoeg oor hierdie tipe enjin om te oordeel nie, waarskynlik as gevolg van koste, grootte, moeilike instandhouding, gemiddelde doeltreffendheid?
As u in gedagte hou dat dit nodig is om 'n oplossing te hê wat toelaat dat die gas verhit word, en daarom is die toepassing daarvan op 'n gewone openbare motor potensieel gevaarlik (en dat dit mettertyd konstant sal wees).
Kortom, ek vermoed dat u gehoop het op 'n meer akkurate en selfversekerde antwoord ... Jammer.
(U plasing sal na verifikasie onder die opmerking sigbaar wees)
Skryf 'n opmerking
Deur die elektriese formule E te gebruik, sal jy vind dat:
