Муҳаррики гидроген. Чӣ гуна он кор мекунад ва нуқсонҳо

Муҳаррикҳои дохилии сӯзиш чун нерӯгоҳҳои ҷудогона ба таври назаррас ба назар намерасиданд. Баръакс, муҳаррики классикӣ дар натиҷаи такмил ва такмил додани муҳаррикҳои гармӣ ба вуҷуд омадааст. Дар бораи он, ки чӣ гуна агрегате, ки мо дар зери капотони мошинҳо ба он одат карда будем, тадриҷан пайдо шуд, бихонед. дар мақолаи алоҳида.

Аммо, вақте ки аввалин мошини бо муҳаррики дарунсӯз муҷаҳҳазшуда пайдо шуд, инсоният автомобили худгардро гирифт, ки мисли асп ба таъом додани доимӣ ниёз надошт. Аз соли 1885 дар муҳаррикҳо бисёр чизҳо тағир ёфтанд, аммо як камбуди бетағйир монд. Ҳангоми сӯхтани омехтаи бензин (ё сӯзишвории дигар) ва ҳаво аз ҳад зиёд моддаҳои зараровар хориҷ карда мешаванд, ки муҳити атрофро ифлос мекунанд.

Агар пеш аз пайдоиши мошинҳои худгард меъморони кишварҳои Аврупо метарсиданд, ки шаҳрҳои калон дар поруи асп ғарқ мешаванд, имрӯз сокинони мегаполитҳо аз ҳавои ифлос нафас мекашанд.

Сахт кардани стандартҳои экологӣ барои ҳамлу нақл истеҳсолкунандагони мошинҳоро маҷбур мекунанд, ки дастгоҳи тозаи қувваи барқ ​​таҳия кунанд. Ҳамин тавр, бисёр ширкатҳо ба технологияи қаблан эҷодшудаи Анҷос Ҷедлик - аробаи худгард дар кашиши электрикӣ, ки ҳанӯз соли 1828 пайдо шуда буд, таваҷҷӯҳ зоҳир карданд. Ва имрӯз ин технология дар ҷаҳони автомобилсозӣ чунон мустаҳкам гаштааст, ки шумо касеро бо мошини барқӣ ё гибрид ба ҳайрат намеоред.

Аммо он чизе, ки воқеан рӯҳбаландкунанда аст, нерӯгоҳҳост, ки ягона баромади он оби ошомиданист. Ин як муҳаррики гидрогенӣ аст.

Муҳаррики гидроген чист?

Ин як намуди муҳаррикест, ки гидрогенро ҳамчун сӯзишворӣ истифода мебарад. Истифодаи ин унсури кимиёвӣ коҳиши захираҳои карбогидридро коҳиш медиҳад. Сабаби дуюми таваҷҷӯҳ ба ин гуна дастгоҳҳо коҳиш ёфтани ифлосшавии муҳити атроф мебошад.

Вобаста аз он, ки кадом намуди муҳаррик дар нақлиёт истифода мешавад, кори он аз муҳаррики дарунсӯзи классикӣ фарқ хоҳад кард ё шабеҳ хоҳад буд.

Таърихи мухтасар

Муҳаррикҳои дарунсохти водородӣ дар ҳамон даврае пайдо шуданд, ки принсипи ICE таҳия ва такмил дода мешуд. Муҳандис ва ихтироъкори фаронсавӣ версияи худро барои муҳаррики дарунсӯз тарроҳӣ кардааст. Сӯзишворӣ, ки ӯ дар рушди худ истифода кард, гидроген аст, ки дар натиҷаи электролизи H пайдо мешавад₂A. Соли 1807 аввалин мошини гидроген пайдо шуд.

Исаак Де Риваз дар соли 1807 барои таҳияи трактор барои техникаи ҳарбӣ патент пешниҳод кард. ҳамчун яке аз блокҳои энергетикӣ, ӯ пешниҳод кард, ки гидроген истифода барад.

Воҳиди барқ ​​поршен буд ва алангагирӣ дар он аз сабаби пайдоиши шарора дар баллон рух дод. Дуруст аст, ки нахустин офариниши ихтироъкор тавлиди шарораи дастиро талаб мекард. Пас аз ҳамагӣ ду сол, ӯ кори худро ба анҷом расонд ва аввалин мошини гидрогении худгард ба дунё омад.

Аммо, он замон ба рушд аҳамият дода намешуд, зеро ба даст овардан ва нигоҳ доштани газ мисли бензин осон нест. Муҳаррикҳои гидрогенӣ амалан дар Ленинград ҳангоми муҳосира аз нимаи дуюми соли 1941 истифода мешуданд. Гарчанде, мо бояд эътироф кунем, ки инҳо танҳо воҳидҳои гидроген набуданд. Инҳо муҳаррикҳои оддии дарунсӯзи ГАЗ буданд, танҳо барои онҳо сӯзишворӣ набуд, аммо он замон бензин фаровон буд, зеро онҳо бо пуфакҳо ҳезум мешуданд.

Дар нимаи аввали солҳои 80-ум, бисёр кишварҳо, на танҳо Аврупо, балки Амрикову Русия ва Ҷопон низ уҳдадор шуданд, ки бо ин навъи насб таҷриба гузаронанд. Ҳамин тавр, соли 1982 бо кори якҷояи заводи Квант ва корхонаи автомобилсозии РАФ мотори омехта пайдо шуд, ки дар омехтаи гидроген ва ҳаво кор мекард ва батареяи 5 кВт / соат ҳамчун манбаи энергия истифода мешуд.

Аз он вақт инҷониб кӯшишҳои кишварҳои мухталиф барои ворид кардани мошинҳои "сабз" ба хатҳои намунавии онҳо вуҷуд доранд, аммо дар аксари ҳолатҳо чунин мошинҳо ё дар категорияи прототип боқӣ мондаанд ё нашри хеле маҳдуд доштанд.

Чӣ тавр кор мекунад

Азбаски имрӯзҳо муҳаррикҳои корбарии ин категория бисёранд, дар ҳар як ҳолат корхонаи гидроген аз рӯи принсипи худ кор хоҳад кард. Биёед дида бароем, ки чӣ гуна як модификация кор мекунад, ки метавонад муҳаррики дарунсӯзи классикии классро иваз кунад.

Дар чунин як муҳаррик, ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ бешубҳа истифода мешаванд. Онҳо як навъ генераторҳо мебошанд, ки реаксияи электрохимиявиро фаъол мекунанд. Дар дохили дастгоҳ гидроген оксид мешавад ва натиҷаи реаксия барқ, бухори об ва нитроген аст. Дар чунин насб диоксиди карбон хориҷ намешавад.

Воситаи нақлиёте, ки ба як воҳиди шабеҳ асос ёфтааст, ҳамон як автомобили барқӣ аст, танҳо батареяи он хеле хурдтар аст. Чашмаки сӯзишворӣ барои кор фармудани ҳамаи системаҳои нақлиёт нерӯи кофӣ тавлид мекунад. Ягона огоҳӣ ин аст, ки аз оғози раванд то тавлиди энергия, он метавонад тақрибан 2 дақиқа тӯл кашад. Аммо натиҷаи ниҳоии насб пас аз гарм шудани система оғоз меёбад, ки аз чоряки соат то 60 дақиқа вақтро мегирад.

То ки нерӯгоҳ беҳуда кор накунад ва нақлиётро пешакӣ ба сафар омода кардан лозим набошад, дар он батареяи маъмулӣ насб карда шудааст. Ҳангоми ронандагӣ он бо сабаби барқароршавӣ пур карда мешавад ва он танҳо барои ҳаракат додани мошин лозим аст.

Чунин мошин бо силиндраи ҳаҷмҳои гуногун муҷаҳҳаз аст, ки ба он гидроген насос дода мешавад. Вобаста аз режими ҳаракат, андозаи мошин ва қудрати васли барқ, як кило газ барои 100 километр роҳ басанда аст.

Намудҳои муҳаррики гидроген

Гарчанде ки якчанд тағиротҳои муҳаррикҳои гидроген мавҷуданд, ҳамаашон ба ду навъ тақсим мешаванд:

• Намуди дастгоҳ бо ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ;
• Муҳаррики дохилии сӯзонидашуда, ки барои кор бо гидроген мутобиқ карда шудааст.

Биёед ҳар як намуди онро алоҳида дида бароем: хусусиятҳои онҳо кадомҳоянд.

Нерӯгоҳҳои барқӣ дар асоси ҳуҷайраҳои сӯзишвории гидрогенӣ

Чашмаки сӯзишворӣ ба принсипи батарея асос ёфтааст, ки дар он раванди электрохимиявӣ сурат мегирад. Ягона фарқи байни аналоги гидроген самаранокии баландтари он (дар баъзе ҳолатҳо, зиёда аз 45 фоиз) мебошад.

Чашмаки сӯзишворӣ як камераи ягонаест, ки дорои ду элемент аст: катод ва анод. Ҳарду электрод платина (ё палладий) мебошанд. Дар байни онҳо мембрана ҷойгир аст. Он пуфакро ба ду камера тақсим мекунад. Ба катори оксиген бо катод ва гидроген ба сония дода мешаванд.

Дар натиҷа, реаксияи химиявӣ ба амал меояд, ки натиҷаи он омезиши молекулаҳои оксиген ва гидроген бо барқ ​​додани барқ ​​мебошад. Таъсири дигари раванд об ва нитроген аст. Электродҳои ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ ба занҷири электрикии мошин, аз ҷумла муҳаррики электрикӣ пайваст карда мешаванд.

Муҳаррикҳои дарунсохти гидрогенӣ

Дар ин ҳолат, гарчанде ки муҳаррик гидроген номида мешавад, вай ҳамчун як ICE-и маъмулӣ сохтори шабеҳ дорад. Ягона тафовут дар он аст, ки на бензин ё пропан, балки гидроген месӯзад. Агар шумо як силиндраро бо гидроген пур кунед, пас як масъала вуҷуд дорад - ин газ самаранокии як воҳиди маъмулиро тақрибан 60 фоиз кам мекунад.

Инҳоянд чанд мушкили дигари гузариш ба гидроген бидуни такмил додани муҳаррик:

• Ҳангоми фишурдани ГТС газ ба реаксияи химиявӣ бо металле дохил мешавад, ки камераи сӯзиш ва поршен аз он сохта мешавад ва аксар вақт ин бо равғани муҳаррик низ рух дода метавонад. Аз ин сабаб, дар камераи сӯхтан як таркиби гуногун ба вуҷуд меояд, ки бо қобилияти махсуси сӯзиши баландсифат фарқ намекунад;
• Фосилаҳо дар камераи сӯхтан бояд комил бошанд. Агар дар ҷое системаи сӯзишворӣ ҳадди аққал шоридан бошад, газ ҳангоми тамос бо ашёҳои гарм ба осонӣ оташ мегирад.

Мотор барои Honda Clarity

Аз ин сабаб, истифодаи гидроген ҳамчун сӯзишворӣ дар муҳаррикҳои гардишӣ амалӣтар аст (хусусияти онҳо дар чист, бихонед.) дар ин ҷо). Манифолдҳои обкашӣ ва ихроҷи ин гуна агрегатҳо аз якдигар ҷудо ҷойгиранд, бинобар ин газ дар даромадгоҳ гарм намешавад. То он даме, ки муҳаррикҳо такмил дода мешаванд, то мушкилоти истифодаи сӯзишвории арзонтар ва аз ҷиҳати экологӣ тоза дошта бошанд.

Мӯҳлати хидматрасонии ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ чӣ қадар аст?

Имрӯзҳо дар тамоми ҷаҳон чунин мошинҳо хеле каманд ва онҳо ҳанӯз дар силсила нестанд, гуфтан душвор аст, ки як манбаи додашуда чӣ гуна манбаъ дорад. Ҳунармандон дар ин бора ҳанӯз таҷриба надоранд.

Ягона чизе, ки гуфтан мумкин аст, ин аст, ки ба гуфтаи намояндагони Toyota, ҳуҷайраи сӯзишвории мошини истеҳсоли онҳо Мирай қодир аст то 250 ҳазор километр беист энергия тавлид кунад. Пас аз ин марҳила, шумо бояд самаранокии дастгоҳро назорат кунед. Агар иҷрои он ба таври назаррас коҳиш ёбад, ҳуҷайраи сӯзишворӣ дар маркази ваколатдори хидматрасонӣ иваз карда мешавад. Дуруст аст, ки бояд интизор шуд, ки ширкат барои ин тартиб маблағи муносиб мегирад.

Кадом ширкатҳо мошинҳои гидрогениро аллакай месозанд ва ё сохтанӣ ҳастанд?

Бисёр ширкатҳо ба таҳияи энергоблоки аз ҷиҳати экологӣ тоза машғуланд. Инҳо брендҳои автомобилӣ мебошанд, ки дар бюрои конструктории он аллакай вариантҳои корӣ мавҷуданд ва омодаанд ба силсилаҳо раванд:

• Мерседес-Бенс як кроссовери GLC F-Cell аст, ки оғози фурӯши он соли 2018 эълон шуда буд, аммо то ҳол танҳо чанд корхона ва вазоратҳои Олмон онро ба даст овардаанд. Ба наздикӣ як прототипи як агрегати трактории ҳуҷайраҳои сӯзишвории гидроген, GenH2, намоиш дода шуд;
• Прототипи Hyundai - Nexo ду сол пеш муаррифӣ шуд;
• BMW прототипи гидроген 7 мебошад, ки аз хатти конвейер бароварда шудааст. Гурӯҳи 100 нусха дар марҳилаи таҷрибавӣ боқӣ монд, аммо ин аллакай чизе аст.

Дар байни мошинҳои саҳҳомӣ, ки онҳоро ҳам дар Амрико ва ҳам дар Аврупо харидан мумкин аст, мутаносибан моделҳои Mirai ва Clarity аз Toyota ва Honda мебошанд. Дар қисми боқимондаи ширкатҳо, ин таҳия то ҳол ё дар шакли расмкашӣ, ё ҳамчун прототипи ғайримуқаррарӣ аст.

Toyota mirai

Хонда возеіият

Мошини бо гидроген коркунанда чӣ қадар арзиш дорад?

Арзиши як мошини гидроген хуб аст. Сабаби ин металлҳои қиматбаҳо мебошанд, ки ба электродҳои ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ (палладий ё платина) дохил мешаванд. Инчунин, як мошини муосир бо системаҳои бешумори амниятӣ ва ба эътидол овардани кори элементҳои барқӣ муҷаҳҳаз аст, ки барои он манбаъҳои моддӣ низ заруранд.

Гарчанде ки нигоҳдории чунин мошин (то иваз шудани ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ) аз мошини оддии наслҳои охир хеле гаронтар нест. Кишварҳое ҳастанд, ки ба истеҳсоли гидроген сарпарастӣ мекунанд, аммо ҳатто инро ба назар гирифта, шумо бояд ба ҳисоби миёна барои як кило газ 11 ва ним доллар пардохт кунед. Вобаста аз намуди муҳаррик, ин метавонад ба масофаи тақрибан сад километр кофӣ бошад.

Чаро мошинҳои гидрогенӣ аз мошинҳои барқӣ беҳтаранд?

Агар шумо як корхонаи гидрогенро бо ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ гиред, пас чунин мошин ба мошини электрикӣ шабеҳ хоҳад буд, ки мо одатан дар роҳҳо онро мебинем. Ягона тафовут дар он аст, ки мошини барқӣ аз шабака ё аз терминали нуқтаи сӯзишворӣ ситонида мешавад. Худи нақлиёти гидроген барои худ нерӯи барқ ​​тавлид мекунад.

Дар мавриди арзиши чунин мошинҳо бошад, онҳо гаронтаранд. Масалан, моделҳои пойгоҳи Tesla аз 45 ҳазор доллар арзиш доранд. Аналоги гидрогенро аз Ҷопон ба маблағи 57 ҳазор куб харидан мумкин аст. Аз тарафи дигар, Бавария мошинҳои худро бо сӯзишвории "сабз" бо нархи 50 ҳазор доллар мефурӯшад.

Бо назардошти амалият, пур кардани мошин бо бензин (тақрибан панҷ дақиқа вақт талаб мекунад) нисбат ба интизории ним соат (бо пуркунии зуд, ки барои ҳама намудҳои батареяҳо ҷоиз нест) дар истгоҳ осонтар аст. Ин плюс нерӯгоҳҳои гидроген аст.

Плюс дигар - ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ махсусан ба таъмир ниёз надоранд ва мӯҳлати кори онҳо хеле калон аст. Дар мавриди мошинҳои барқӣ бошад, батареяи азими онҳо тақрибан дар тӯли панҷ сол иваз карданро талаб мекунад, зеро он давраҳои зиёди барқфурӯшӣ дорад. Дар сардиҳо батарея дар мошинҳои барқӣ нисбат ба тобистон хеле зудтар холӣ мешавад. Аммо унсури реаксияи оксиди гидроген аз ин зарар намебинад ва устуворона нерӯи барқ ​​тавлид мекунад.

Пешомадҳои мошинҳои гидрогенӣ чӣ гунаанд ва онҳо кай дар роҳ дида мешаванд?

Дар Аврупо ва Иёлоти Муттаҳида, мошини гидрогенро аллакай ёфтан мумкин аст. Бо вуҷуди ин, онҳо то ҳол дар категорияи кунҷковӣ мебошанд. Ва имрӯз дурнамоҳо каманд.

Сабаби асосии зуд роҳҳои тамоми кишварҳоро пур накардани ин намуди нақлиёт набудани иқтидори истеҳсолӣ мебошад. Якум, зарур аст, ки истеҳсоли гидроген таъсис дода шавад. Гузашта аз ин, бояд ба чунин сатҳе расидед, ки дар баробари дӯстии экологӣ, он инчунин сӯзишвории дастрас барои аксари ронандагон бошад. Илова бар ин истеҳсоли ин газ, интиқоли онро низ ташкил кардан лозим аст (гарчанде ки барои ин шумо метавонед роҳҳои автомобилгардро, ки метан интиқол дода мешавад бехатар истифода баред), инчунин бисёр нуқтаҳои фурӯши сӯзишвориро бо терминалҳои мувофиқ муҷаҳҳаз гардонед.

Сониян, ҳар як мошинсоз бояд хатҳои истеҳсолиро ба таври ҷиддӣ навсозӣ кунад, ки ин маблағгузории зиёдро талаб мекунад. Дар иқтисоди ноустувор бо сабаби сар задани эпидемияи ҷаҳонӣ, шумораи ками онҳо чунин хатарҳоро ба дӯш мегиранд.

Агар ба суръати рушди нақлиёти барқӣ назар афканед, раванди оммавӣсозӣ хеле зуд сурат гирифт. Аммо, сабаби маъмул шудани мошинҳои электрикӣ қобилияти сарфаи сӯзишворӣ мебошад. Ва ин аксар вақт сабаби аввалини харидани онҳост, на ба хотири ҳифзи муҳити зист. Дар мавриди гидроген сарфаи пул имконнопазир хоҳад буд (ҳадди аққал ҳоло), зеро барои тавлиди он нерӯи бештаре сарф мешавад.

Тарафҳо ва нуқсонҳои асосии муҳаррикҳои гидроген

Пас, биёед ҷамъбаст кунем. Афзалиятҳои муҳаррикҳои сӯзишвории гидрогенӣ омилҳои зеринро дар бар мегиранд:

• Партовҳои аз ҷиҳати экологӣ тоза;
• Амалиёти хомӯшии қувваи барқ ​​(кашиши барқӣ);
• Ҳангоми истифодаи ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ, нигоҳубини зуд-зуд талаб карда намешавад;
• Сӯзишвории зуд;
• Дар муқоиса бо мошинҳои барқӣ, системаи ҳаракаткунанда ва манбаи энергия ҳатто дар ҳарорати хунук мӯътадилтар кор мекунанд.

Гарчанде ки таҳияро навигарӣ номидан мумкин нест, бо вуҷуди ин, он ҳанӯз ҳам як қатор камбудиҳо дорад, ки як автомобилгари оддиро водор месозад, ки ба он бо эҳтиёт назар кунад. Инҳоянд баъзе аз онҳо:

• Барои он ки гидроген аланга гирад, он бояд дар ҳолати газӣ бошад. Ин мушкилоти муайянеро ба вуҷуд меорад. Масалан, барои фишурдани газҳои сабук аз компрессорҳои махсуси гарон талаб карда мешавад. Инчунин мушкилоти нигоҳдорӣ ва ҳамлу нақли дурусти сӯзишворӣ вуҷуд дорад, зеро он зуд оташ мегирад;
• Цилиндрро, ки ба мошин насб карда мешавад, бояд давра ба давра тафтиш карда шавад. Барои ин, ронанда бояд ба маркази махсус ташриф оварад ва ин хароҷоти иловагӣ аст;
• Дар мошини гидрогенӣ, батареяи азим истифода намешавад, аммо насби он ҳанӯз ҳам вазнин аст, ки ба хусусиятҳои динамикии мошин таъсири назаррас мерасонад;
• Водород - дар хурдтарин шарора аланга мегирад, бинобар ин садамаи нақлиётӣ бо таркиши ҷиддӣ ҳамроҳ мешавад. Бо дарназардошти муносибати бемасъулиятии баъзе ронандагон ба амнияти худ ва ҳаёти дигар истифодабарандагони роҳ, чунин мошинҳо ҳанӯз наметавонанд ба роҳҳо бароварда шаванд.

Бо назардошти таваҷҷӯҳи инсоният ба муҳити тоза, интизор меравад, ки дар масъалаи ниҳоӣ кардани нақлиёти "сабз" як пешрафте ба даст оварда шавад. Аммо вақте ки ин рӯй медиҳад, вақт нишон хоҳад дод.

Дар ин миён, баррасии видеоии Toyota Mirai -ро тамошо кунед:

Оянда дар гидроген? Toyota Mirai - ШАРҲИ ПУРРА ва Мушаххасоти | LiveFEED®

Саволу ҷавобҳо:

Чаро муҳаррики гидроген хатарнок аст? Дар вакти сухтани омехтаи гидроген двигатель назар ба вакти сухтани бензин бештар гарм мешавад. Дар натича эхтимолияти сухтани поршенхо, клапанхо ва аз хад зиёд бор кардани агрегат ба амал меояд.

Чӣ тавр ба мошини гидроген сӯзишворӣ пур кардан мумкин аст? Чунин мошин бо гидроген дар ҳолати газ (гази моеъ ё фишурда) сӯзишворӣ дода мешавад. Барои захира кардани сузишворй он то 350—700 атмосфера фишурда мешавад ва харорат ба -259 дарача мерасад.

Муҳаррики дарунсӯзии гидроген чӣ гуна кор мекунад? Мошин бо як навъ аккумулятор чихозонида шудааст. Оксиген ва гидроген аз пластинкахои махсус мегузаранд. Дар натиҷа як реаксияи химиявӣ бо баровардани буғи об ва қувваи барқ.