Rekstur vetnisbíls (eldsneytisfrumur)

 

Annar valkostur við rekstur rafknúinna farartækja, vetnislausn, hefur lengi verið rannsakaður af Þjóðverjum og Japönum. Evrópa, sem Tesla telur óstöðuga, ákveður engu að síður að setja pakka á þessa tækni (á heimsvísu, ekki í þeim tilgangi einum að knýja bíla áfram). Svo skulum við skoða hvernig vetnisbíllinn virkar sem er því aðeins afbrigði af rafbílnum.

Sjá einnig:

• Er vetnisbíll hagkvæmur?
• Hverjir eru kostir og gallar efnarafala

Nokkrar tegundir vetnisbíla

Þó að núverandi tækni sé fyrir bíla sem nota efnarafal til að knýja rafmótora sína, er einnig hægt að nota vetni í gagnkvæm brunabíla. Það er svo sannarlega gas sem hægt er að nota á sama hátt og LPG og CNG sem þegar er notað í farartæki okkar. Hins vegar var horfið frá þessari hugmynd, stimpilvélin er í raun meira í takt við tímann ...

Hér er vetnisknún Toyota Mirai. Það er selt í Bandaríkjunum, það er ekki í Frakklandi, vegna þess að það er enginn vetnisdreifingarstaður ... Eftir að hafa verið seint með rafstöðvarnar erum við nú þegar eftirbátar í vetni!

Meginregla um rekstur

Ef við ættum að draga kerfið saman í einni setningu myndi ég segja þaðэто rafmótor sem gengur með carburant ekki mengandi (í rekstri, ekki í framleiðslu). Í stað þess að hlaða rafhlöðuna með kló og þar með rafmagni fyllum við hana af vökva. Þetta er ástæðan fyrir því að við köllum efnarafalakerfið (það er

safnast upp

sem vinnur með eldsneyti sem

neytt

et

hverfur úr tankinum

). Reyndar er eini munurinn á rafmótor geymsla orku, hér í vökva, ekki efnaformi.

Þess vegna skal tekið fram að rafhlaðan er að tæmast, ólíkt litíum eða jafnvel blýsýru rafhlöðu (sjá tenglana til að finna út hvernig þeir virka).

Vinnukort

Vetni = blendingur?

Næstum ... Reyndar hafa þeir kerfisbundið viðbótar litíum rafhlöðu, notagildi sem ég mun útskýra hér að neðan. Þess vegna er aðeins hægt að vinna með vetni, aðeins með hefðbundinni rafhlöðu, eða jafnvel bæði á sama tíma.

Hluti

Vetnistankur

Við erum með tank sem getur geymt 5 til 10 kg af vetni, vitandi að hvert kíló inniheldur 33.3 kWst af orku (samanborið við rafknúin farartæki, sem hafa 35 til 100 kWst). Tankurinn er sérhannaður og sterkur til að standast innri þrýsting upp á 350 til 700 bör.

Eldsneytissel

Efnarafalinn mun veita rafmótor bílsins afl, rétt eins og hefðbundin litíum rafhlaða. Hins vegar þarf hann eldsneyti, nefnilega vetni úr tankinum. Hann er úr mjög dýrri platínu en í nútímalegum útgáfum er hann án hans.

Buffer rafhlaða

Þess er ekki krafist, en þetta er staðall fyrir vetnisbíla. Reyndar þjónar það sem vararafhlaða, aflmagnari (getur virkað samhliða efnarafali), en einnig og umfram allt þjónar það til að endurheimta hreyfiorku við hraðaminnkun og hemlun.

Rafeindatækni

Ekki skráð á efstu skýringarmyndinni minni, rafeindatæknin stjórnar, truflar og leiðréttir (breytir milli AC og DC strauma) mismunandi strauma sem flæða í gegnum hina ýmsu íhluti bílsins.

Bensínáfylling

Rekstur efnarafala: hvata

Markmiðið er að vinna rafeindir (rafmagn) úr vetni til að senda þær í rafmótor. Þetta er allt gert með stýrðu rafefnafræðilegu hvarfi sem aðskilur rafeindir á annarri hliðinni (í átt að vélinni) og róteindir á hinni (í efnarafalanum). Allur fundurinn endar við bakskautið, þar sem hvarfið endar: endanleg "blandan" gefur vatn, sem er dælt út úr kerfinu (útblástur).

Hér er skýringarmynd af hvata, sem er vinnsla raforku úr vetni (öfug rafgreining).

Hér sjáum við virkni efnarafalsins, nefnilega fyrirbærið hvata.

Vetni H2 (þ.e. tvö vetnis H atóm límd saman: tvívetni) fer frá vinstri til hægri. Þegar það nálgast forskautið tapar það kjarna sínum (róteind), sem mun sogast niður (vegna oxunarfyrirbærisins). Rafeindirnar halda svo áfram á leiðinni til hægri til að nota rafmótorinn í kjölfarið.

Aftur á móti erum við að setja allt saman aftur með því að sprauta O2 (súrefni úr loftinu þökk sé þjöppunni) á bakskautshliðina, sem mun náttúrulega leyfa myndun vatnssameindar (sem mun hvetja öll frumefnin í eina heild). sameind sem er safn Hs og Os).

Yfirlit yfir efna-/eðlisfræðileg viðbrögð

ANOD : við forskautið er vetnisatómið "skorið" í tvennt (H2 = 2e- + 2H+). Kjarninn (H + jón) sígur niður í átt að bakskautinu en rafeindirnar (e-) halda áfram á leiðinni vegna þess að þær geta ekki farið í gegnum raflausnina (bilið milli rafskautsins og bakskautsins).

CATHODE: við bakskautið sjáum við öfugar (á mismunandi hátt) jónir H + og e- rafeindir. Þá er nóg að innleiða súrefnisatóm þannig að öll þessi frumefni vilji safnast saman sem síðan leiðir til þess að myndast vatnssameind sem samanstendur af tveimur vetnisatómum og einu súrefnisatómi. Eða formúlan: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Uppskera?

Ef við lítum aðeins á bílinn sjálfan, þ.e. skilvirkni tanksins til enda hjólanna (efnisbreyting / vélræn styrking), erum við hér aðeins undir 50%. Reyndar hefur rafhlaðan skilvirkni um 50% og rafmótorinn - um 90%. Þess vegna höfum við fyrst 50% síun og síðan 10%.

Ef við tökum tillit til nýtni orkuvers sem framleiðir orku, þá höfum við fyrir vetnisframleiðslu eða jafnvel dreifingu raforku (í tilfelli litíums) 25% fyrir vetni og 70% fyrir raforku (u.þ.b. meðaltal, augljóslega ).

Lestu meira um arðsemi hér.

Munur á vetnisbíl og litíum rafhlöðu rafbíl?

Bílarnir eru alveg eins, nema "orkutankurinn" þeirra. Þess vegna eru þetta rafknúin farartæki sem nota rotor-stator mótora (innleiðslu, varanlegir seglar eða jafnvel hvarfgjarnir).

Ef litíum rafhlaða virkar líka þökk sé efnahvörfum inni í henni (hvarf sem náttúrulega framleiðir rafmagn: nánar tiltekið rafeindir) kemur ekkert út úr henni, það er aðeins innri umbreyting. Til að fara aftur í upprunalegt ástand (endurhleðsla) er nóg að fara framhjá straumnum (tengjast geiranum) og efnahvörf hefjast aftur í gagnstæða átt. Vandamálið er að það tekur tíma, jafnvel með forþjöppum.

Fyrir vetnisvél, sem er klassískur rafmótor sem er knúinn af efnarafala (þ.e. vetni), eyðir rafhlaðan vetni við efnahvörf. Það er tæmt í gegnum útblástur sem fjarlægir vatnsgufu (afleiðing efnahvarfa).

Þess vegna, frá rökréttu sjónarmiði, gætum við lagað hvaða rafbíl sem er að vetnisbíl, það er nóg að skipta um litíum rafhlöðu fyrir efnarafal. Svo, að þínum skilningi, ætti "vetnisvélin" fyrst og fremst að líta á sem rafmótor (sjá hvernig það virkar hér). Hann er endilega að nálgast hann, ekki vegna þess að hann er fylltur eldsneyti sem eining.

Efnahvarfið í botni þessarar töflu framleiðir hitiá rafmagn (það sem við þurfum fyrir rafmótorinn) og vatn.

Af hverju ekki alls staðar?

Helsta tæknivandamál vetnis tengist öryggi í geymslum. Reyndar, eins og LPG, er þetta eldsneyti hættulegt vegna þess að það verður eldfimt við snertingu við loft (og það er ekki allt). Vandamálið er því ekki bara að fylla bílinn af eldsneyti heldur líka að hafa nægilega sterkan tank til að standast öll slys. Aukakostnaðurinn er auðvitað líka mikill dragbítur og svo virðist sem hann sé minna hagkvæmur en litíumjónarafhlaða, sem kostnaðurinn er að lækka verulega.

Loks er framleiðslu- og dreifikerfið í heiminum mjög vanþróað og stjórnvöld vilja framleiða vetni með rafgreiningu með því að nota endurnýjanlega orkugjafa (margir sérfræðingar tala um útópískt kerfi sem ekki verður að veruleika í „skyndilegum“ veruleika okkar).

Þegar öllu er á botninn hvolft eru meiri líkur á því að hefðbundin raforka verði fyrir valinu í framtíðinni, frekar en vetni, sem verður notað til margvíslegra nota umfram hreyfanleika einstaklinga.

Allar athugasemdir og viðbrögð

síðasta athugasemd sett inn:

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

Hæ

Þakka þér fyrir þessar sterku og áhugaverðu hugmyndir. Ég mun yfirgefa síðuna með nýja eldflugu í gamla heilanum.

Sjálfur er ég hissa á því að, fyrir utan það sem ég veit um kjarnorkukafbáta, hefur enginn þróað fullkomna vél fyrir veginn. Hann var sannarlega sá sem Philips kynnti á bílasýningunni í Brussel 1971, með 200 hestöfl. á tveimur stimplum.

Philips hóf starfsemi 1937-1938 og hófst aftur 1948.

Árið 1971 kröfðust þeir nokkur hundruð hestöfl á hvern stimpil. Síðan þá get ég ekki fundið neitt ... Auðvitað, Secret Defense.

Hvað með gastúrbínuvélar?

Ljósin þín geta bætt smá vatni í hugsunarmylluna mína.

Takk fyrir þekkingu þína og vinsældir.

Il I. 1 viðbrögð við þessari athugasemd:

• Stjórnandi STJÓRNARSTJÓRI (2021-09-27 11:40:25): Það er mjög gaman að lesa, takk.

  Ég veit ekki nóg um þessa tegund af vélum til að dæma, líklega vegna kostnaðar, stærðar, erfiðs viðhalds, meðalnýtingar?

  Þegar haft er í huga að nauðsynlegt er að hafa lausn sem gerir kleift að hita gasið og því er notkun þess á venjulegan almenningsbíl hugsanlega hættuleg (og að hún verði stöðug með tímanum).

  Í stuttu máli, mig grunar að þú hafir verið að vonast eftir nákvæmara og öruggara svari ... Fyrirgefðu.

(Færslan þín verður sýnileg undir athugasemdinni eftir staðfestingu)

Skrifaðu athugasemd

Með því að nota rafmagnsformúluna E finnurðu að: