Yn gweithredu cerbyd hydrogen (cell tanwydd)

 

Mae dewis arall arall ar gyfer gweithredu cerbydau trydan, hydoddiant hydrogen, wedi cael ei astudio ers amser maith gan yr Almaenwyr a Japaneaid. Serch hynny, mae Ewrop, y mae Tesla yn ei ystyried yn ansefydlog, yn penderfynu rhoi pecyn ar y dechnoleg hon (ar raddfa fyd-eang, nid at yr unig bwrpas o yrru ceir). Felly gadewch i ni edrych ar sut mae'r car hydrogen yn gweithio, sydd felly'n ddim ond amrywiad o'r car trydan.

Gweler hefyd:

• A yw car hydrogen yn hyfyw?
• Beth yw manteision ac anfanteision cell danwydd

Sawl math o geir hydrogen

Er bod y dechnoleg gyfredol ar gyfer ceir sy'n defnyddio celloedd tanwydd i bweru eu moduron trydan, gellir defnyddio hydrogen hefyd wrth gyfateb cerbydau tanio mewnol. Yn wir, mae'n nwy y gellir ei ddefnyddio yn yr un modd â LPG a CNG a ddefnyddir eisoes yn ein cerbydau. Fodd bynnag, rhoddwyd y gorau i'r syniad hwn, mae'r injan piston yn fwy unol â'r amser ...

Dyma Toyota Mirai sy'n cael ei bweru gan hydrogen. Fe'i gwerthir yn UDA, nid yw yn Ffrainc, oherwydd nid oes pwynt dosbarthu hydrogen yno ... Ar ôl bod yn hwyr gyda'r terfynellau trydanol, rydym eisoes ar ei hôl hi mewn hydrogen!

Egwyddor gweithredu

Pe bai’n rhaid i ni grynhoi’r system mewn un frawddeg, byddwn yn dweud hynnyhwn modur trydan pwy sy'n cerdded gyda Carburant di-lygredd (ar waith, nid wrth gynhyrchu). Yn lle gwefru'r batri â phlwg ac felly trydan, rydyn ni'n ei lenwi â hylif. Dyma pam rydyn ni'n galw'r system celloedd tanwydd (ydyw

cronni

sy'n gweithio gyda thanwydd hynny

bwyta

et

yn diflannu o'r tanc

). Mewn gwirionedd, yr unig wahaniaeth gyda modur trydan yw storio egni, yma mewn hylif, nid ar ffurf gemegol.

Felly, dylid nodi bod y batri yn gollwng, yn wahanol i batri lithiwm neu hyd yn oed batri asid plwm (gweler y dolenni i ddarganfod sut maen nhw'n gweithio).

Map proses

Hydrogen = hybrid?

Bron ... Yn wir, mae ganddyn nhw batri lithiwm ychwanegol yn systematig, a byddaf yn egluro pa mor ddefnyddiol ydyw isod. Felly, mae'n bosibl gweithredu ar hydrogen yn unig, gan ddefnyddio batri confensiynol yn unig, neu'r ddau hyd yn oed ar yr un pryd.

Cydrannau

Tanc hydrogen

Mae gennym danc sy'n gallu storio 5 i 10 kg o hydrogen, gan wybod bod pob cilogram yn cynnwys 33.3 kWh o egni (o'i gymharu â cherbydau trydan, sydd â 35 i 100 kWh). Mae'r tanc wedi'i ddylunio'n arbennig ac yn gadarn i wrthsefyll pwysau mewnol o 350 i 700 bar.

Cell danwydd

Bydd y gell tanwydd yn darparu pŵer i fodur trydan y car, yn union fel batri lithiwm confensiynol. Fodd bynnag, mae angen tanwydd arno, sef hydrogen o'r tanc. Mae wedi'i wneud o blatinwm drud iawn, ond yn y fersiynau mwyaf modern mae'n gwneud hebddo.

Batri clustogi

Nid oes angen hyn, ond dyma'r safon ar gyfer cerbydau hydrogen. Yn wir, mae'n gwasanaethu fel batri wrth gefn, mwyhadur pŵer (gall weithredu ochr yn ochr â chell tanwydd), ond hefyd ac yn anad dim, mae'n adfer egni cinetig yn ystod arafiad a brecio.

Electroneg pŵer

Heb ei restru yn fy diagram uchaf, mae'r electroneg pŵer yn rheoli, yn torri ar draws ac yn cywiro (trosi rhwng ceryntau AC a DC) y ceryntau amrywiol sy'n llifo trwy wahanol gydrannau'r car.

Ail-danio

Gweithrediad celloedd tanwydd: catalysis

Y nod yw tynnu electronau (trydan) o hydrogen er mwyn eu hanfon i fodur trydan. Gwneir hyn i gyd trwy adwaith electrocemegol rheoledig sy'n gwahanu electronau ar un ochr (tuag at yr injan) a phrotonau ar yr ochr arall (yn y gell danwydd). Mae'r cyfarfod cyfan yn gorffen yn y catod, lle mae'r adwaith yn dod i ben: mae'r "gymysgedd" olaf yn rhoi dŵr, sy'n cael ei bwmpio allan o'r system (gwacáu).

Dyma ddiagram o gatalysis, sef echdynnu trydan o hydrogen (electrolysis gwrthdroi).

Yma gwelwn weithrediad y gell danwydd, sef ffenomen catalysis.

Mae hydrogen H2 (h.y. dau atom hydrogen H wedi'u gludo gyda'i gilydd: dihydrogen) yn mynd o'r chwith i'r dde. Wrth iddo nesáu at yr anod, mae'n colli ei gnewyllyn (proton), a fydd yn cael ei sugno i lawr (oherwydd y ffenomen ocsideiddio). Yna bydd yr electronau'n parhau ar eu ffordd i'r dde i ddefnyddio'r modur trydan wedi hynny.

Yn ei dro, rydym yn debyg i bopeth trwy chwistrellu O2 (ocsigen o'r awyr diolch i'r cywasgydd) ar ochr y catod, a fydd yn naturiol yn caniatáu ffurfio moleciwl dŵr (a fydd yn cataleiddio'r holl elfennau yn un cyfanwaith). moleciwl sy'n gasgliad o Hs ac Os).

Crynodeb o adweithiau cemegol / corfforol

ANOD : wrth yr anod, mae'r atom hydrogen yn cael ei "dorri" yn ei hanner (H2 = 2e- + 2H+). Mae'r niwclews (ïon H +) yn disgyn tuag at y catod, tra bod yr electronau (e-) yn parhau ar eu ffordd oherwydd eu hanallu i basio trwy'r electrolyt (y gofod rhwng yr anod a'r catod).

CATHODE: yn y catod gwelwn ïonau H + ac e-electronau cefn (mewn gwahanol ffyrdd). Yna mae'n ddigon i gyflwyno atomau ocsigen fel bod yr holl elfennau hyn eisiau casglu, sydd wedyn yn arwain at greu moleciwl dŵr sy'n cynnwys dau atom hydrogen ac un atom ocsigen. Neu’r fformiwla: 2e- + 2H + +O2 = H2O

Cynhaeaf?

Os byddwn yn ystyried y car ei hun yn unig, sef effeithlonrwydd y tanc i ddiwedd yr olwynion (trawsnewid deunydd / atgyfnerthu mecanyddol), rydym yma ychydig yn is na 50%. Yn wir, mae gan y batri effeithlonrwydd o tua 50%, a'r modur trydan - tua 90%. Felly, yn gyntaf mae gennym 50% o hidlo, ac yna 10%.

Os cymerwn i ystyriaeth effeithlonrwydd gwaith pŵer sy'n cynhyrchu ynni, yna cyn cynhyrchu hydrogen neu hyd yn oed ddosbarthiad trydan (yn achos lithiwm) mae gennym 25% ar gyfer hydrogen a 70% ar gyfer trydan (yn fras ar gyfartaledd, yn amlwg ).

Darllenwch fwy am broffidioldeb yma.

Gwahaniaeth rhwng car hydrogen a char trydan batri lithiwm?

Mae'r ceir yn union yr un fath, heblaw am eu "tanc ynni". Felly, mae'r rhain yn gerbydau trydan sy'n defnyddio moduron rotor-stator (ymsefydlu, magnetau parhaol, neu hyd yn oed adweithiol).

Os yw batri lithiwm hefyd yn gweithio diolch i adwaith cemegol y tu mewn iddo (adwaith sy'n cynhyrchu trydan yn naturiol: yn fwy manwl gywir, electronau), ni ddaw dim ohono, dim ond trawsnewidiad mewnol sydd. I ddychwelyd i'w gyflwr gwreiddiol (ailwefru), mae'n ddigon i basio'r cerrynt (cysylltu â'r sector) a bydd yr adwaith cemegol yn dechrau eto i'r cyfeiriad arall. Y broblem yw ei bod yn cymryd amser, hyd yn oed gyda superchargers.

Ar gyfer injan hydrogen, sy'n fodur trydan clasurol sy'n cael ei bweru gan gell tanwydd (h.y., hydrogen), mae'r batri yn defnyddio hydrogen yn ystod adwaith cemegol. Mae'n cael ei wagio trwy wacáu sy'n tynnu anwedd dŵr (canlyniad adwaith cemegol).

Felly, o safbwynt rhesymegol, gallem addasu unrhyw gar trydan i gar hydrogen, mae'n ddigon i ddisodli'r batri lithiwm â chell tanwydd. Felly, yn eich dealltwriaeth chi, dylid ystyried yr "injan hydrogen" yn bennaf fel modur trydan (gwelwch sut mae'n gweithio yma). Mae o reidrwydd yn mynd ato, nid oherwydd ei fod yn cael ei ail-lenwi fel endid.

Mae'r adwaith cemegol ar waelod y dabled hon yn cynhyrchu gwreso trydan (yr hyn sydd ei angen arnom ar gyfer y modur trydan) a dŵr.

Pam ddim ym mhobman?

Mae'r brif broblem dechnegol gyda hydrogen yn gysylltiedig â diogelwch storio. Mewn gwirionedd, fel LPG, mae'r tanwydd hwn yn beryglus oherwydd ei fod yn dod yn fflamadwy wrth ddod i gysylltiad ag aer (ac nid dyna'r cyfan). Felly'r broblem yw nid yn unig llenwi'r car â thanwydd, ond hefyd cael tanc yn ddigon cryf i wrthsefyll unrhyw ddamwain. Wrth gwrs, mae'r gost ychwanegol hefyd yn llusgo mawr, ac mae'n ymddangos yn llai hyfyw na batri lithiwm-ion, sy'n gostwng yn gost yn ddramatig.

Yn olaf, mae'r rhwydwaith cynhyrchu a dosbarthu yn y byd yn danddatblygedig iawn, ac mae llywodraethau eisiau cynhyrchu hydrogen trwy electrolysis gan ddefnyddio ffynonellau ynni adnewyddadwy (mae llawer o arbenigwyr yn siarad am gynllun iwtopaidd na ellir ei wireddu yn ein realiti "sydyn").

Yn y pen draw, mae gwell siawns mai trydan confensiynol fydd yr ateb o ddewis ar gyfer y dyfodol, yn hytrach na hydrogen, a fydd yn cael ei ddefnyddio ar gyfer ystod o gymwysiadau y tu hwnt i symudedd unigol.

Pob sylw ac ymateb

ddiwethaf sylw wedi'i bostio:

Bernard (Dyddiad: 2021, 09:23:14)

Helo,

Diolch am y syniadau cryf a diddorol hyn. Gadawaf y safle gyda phryfyn tân newydd yn fy hen ymennydd.

Yn bersonol, rwy'n synnu, ar wahân i'r hyn rwy'n ei wybod am longau tanfor niwclear, nad oes unrhyw un wedi datblygu injan berffaith ar gyfer y ffordd. Yn wir, hwn oedd yr un Philips a ddadorchuddiwyd yn Sioe Foduron Brwsel 1971, gyda 200 hp. ar ddau pist.

Dechreuodd Philips weithrediadau ym 1937-1938 ac ailddechreuodd ym 1948.

Yn 1971, fe wnaethant hawlio cannoedd o marchnerth fesul piston. Ers hynny ni allaf ddod o hyd i unrhyw beth ... Wrth gwrs, Secret Defence.

Beth am beiriannau tyrbinau nwy?

Gall eich llusernau ychwanegu rhywfaint o ddŵr at fy melin feddwl.

Diolch am eich gwybodaeth a'ch poblogeiddio.

Il J. 1 ymateb (au) i'r sylw hwn:

• Gweinyddiaeth GWEINYDDWR SAFLE (2021-09-27 11:40:25): Mae'n llawer o hwyl darllen, diolch.

  Nid wyf yn gwybod digon am y math hwn o injan i farnu, yn ôl pob tebyg oherwydd cost, maint, cynnal a chadw anodd, effeithlonrwydd cyfartalog?

  Gan gofio ei bod yn angenrheidiol cael datrysiad sy'n eich galluogi i gynhesu'r nwy, ac felly gall ei gymhwyso ar gar cyhoeddus rheolaidd fod yn beryglus (ac y bydd yn gyson dros amser).

  Yn fyr, rwy'n amau ​​eich bod yn gobeithio am ateb mwy cywir a hyderus ... Mae'n ddrwg gennym.

(Bydd eich post yn weladwy o dan y sylw ar ôl dilysu)

Ysgrifennwch sylw

Gan ddefnyddio fformiwla drydanol E, fe welwch: