การใช้งานยานพาหนะไฮโดรเจน (เซลล์เชื้อเพลิง)

 

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการทำงานของรถยนต์ไฟฟ้า สารละลายไฮโดรเจน ได้รับการศึกษาโดยชาวเยอรมันและญี่ปุ่นมาช้านาน ยุโรปซึ่งเทสลาเห็นว่าไม่เสถียร กระนั้นก็ตัดสินใจที่จะติดตั้งเทคโนโลยีนี้ (ทั่วโลกไม่ใช่เพื่อจุดประสงค์ในการขับเคลื่อนรถยนต์เท่านั้น) มาดูกันดีกว่าว่ารถยนต์ไฮโดรเจนทำงานอย่างไร ซึ่งเป็นเพียงรุ่นหนึ่งของรถยนต์ไฟฟ้าเท่านั้น

ดูเพิ่มเติม:

• รถยนต์ไฮโดรเจนใช้งานได้จริงหรือไม่?
• ข้อดีและข้อเสียของเซลล์เชื้อเพลิงคืออะไร

รถยนต์ไฮโดรเจนหลายประเภท

ในขณะที่เทคโนโลยีในปัจจุบันมีไว้สำหรับรถยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้า ไฮโดรเจนยังสามารถนำไปใช้ในยานยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ เป็นก๊าซที่สามารถใช้ได้ในลักษณะเดียวกับ LPG และ CNG ที่ใช้ในรถของเราอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ความคิดนี้ถูกยกเลิก เครื่องยนต์ลูกสูบนั้นสอดคล้องกับเวลามากกว่า ...

นี่คือ Toyota Mirai ที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน มันขายในสหรัฐอเมริกาไม่ใช่ในฝรั่งเศสเพราะไม่มีจุดจ่ายไฮโดรเจนอยู่ที่นั่น ... หลังจากไปสายกับขั้วไฟฟ้าเราก็ล้าหลังในไฮโดรเจนแล้ว!

หลักการของการดำเนินงาน

ถ้าจะให้สรุประบบเป็นประโยคเดียวผมว่ามัน มอเตอร์ไฟฟ้า ที่เดินด้วย carburant ไม่ก่อมลพิษ (ในการดำเนินงานไม่ใช่ในการผลิต) แทนที่จะชาร์จแบตเตอรีด้วยปลั๊กและไฟ เราเติมด้วยของเหลว นี่คือเหตุผลที่เราเรียกระบบเซลล์เชื้อเพลิง (มันคือ

สะสม

ซึ่งทำงานด้วยเชื้อเพลิงที่

บริโภค

et

หายไปจากถัง

). อันที่จริง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวของมอเตอร์ไฟฟ้าคือการจัดเก็บพลังงาน ในที่นี้ในรูปของเหลว ไม่ใช่รูปแบบทางเคมี

ดังนั้นจึงควรสังเกตว่าแบตเตอรี่มีการคายประจุ ซึ่งไม่เหมือนกับแบตเตอรี่ลิเธียมหรือแบตเตอรี่ตะกั่วกรด (ดูลิงก์เพื่อดูวิธีการทำงาน)

แผนที่กระบวนการ

ไฮโดรเจน = ไฮบริด?

เกือบ ... อันที่จริงพวกเขามีแบตเตอรี่ลิเธียมเสริมอย่างเป็นระบบซึ่งฉันจะอธิบายประโยชน์ด้านล่าง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะใช้งานกับไฮโดรเจนเท่านั้น โดยใช้แบตเตอรี่ธรรมดาเท่านั้น หรือแม้แต่ทั้งสองอย่างพร้อมกัน

ส่วนประกอบ

ถังไฮโดรเจน

เรามีถังเก็บไฮโดรเจนได้ 5-10 กก. โดยรู้ว่าแต่ละกิโลกรัมมีพลังงาน 33.3 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง (เทียบกับรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งมีขนาด 35 ถึง 100 กิโลวัตต์ชั่วโมง) แท็งก์ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษและทนทานต่อแรงดันภายใน 350 ถึง 700 บาร์

เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงจะให้พลังงานแก่มอเตอร์ไฟฟ้าของรถยนต์ เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียมทั่วไป อย่างไรก็ตาม มันต้องการเชื้อเพลิง กล่าวคือ ไฮโดรเจนจากถัง มันทำมาจากแพลตตินั่มที่มีราคาแพงมาก แต่ในรุ่นที่ทันสมัยที่สุดนั้นไม่มีมัน

แบตเตอรี่บัฟเฟอร์

ไม่จำเป็น แต่เป็นมาตรฐานสำหรับรถยนต์ไฮโดรเจน อันที่จริง มันทำหน้าที่เป็นแบตเตอรี่สำรอง เพาเวอร์แอมป์ (สามารถทำงานควบคู่ไปกับเซลล์เชื้อเพลิง) แต่เหนือสิ่งอื่นใด มันทำหน้าที่ในการฟื้นฟูพลังงานจลน์ในระหว่างการลดความเร็วและการเบรก

อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

ไม่ได้ระบุไว้ในแผนภาพด้านบนของฉัน ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังควบคุม ขัดจังหวะ และแก้ไข (แปลงระหว่างกระแสไฟ AC และ DC) กระแสต่างๆ ที่ไหลผ่านส่วนประกอบต่างๆ ของรถ

เติมน้ำมัน

การทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง: ตัวเร่งปฏิกิริยา

เป้าหมายคือการดึงอิเล็กตรอน (ไฟฟ้า) ออกจากไฮโดรเจนเพื่อส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้า ทั้งหมดนี้ทำได้ผ่านปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าควบคุมที่แยกอิเล็กตรอนจากด้านหนึ่ง (ไปทางเครื่องยนต์) และโปรตอนอีกด้านหนึ่ง (ในเซลล์เชื้อเพลิง) การประชุมทั้งหมดจบลงที่แคโทดซึ่งปฏิกิริยาสิ้นสุดลง: "ส่วนผสม" สุดท้ายให้น้ำซึ่งถูกสูบออกจากระบบ (ไอเสีย)

นี่คือไดอะแกรมของ catalysis ซึ่งก็คือการสกัดไฟฟ้าจากไฮโดรเจน (reverse electrolysis)

ในที่นี้เราจะเห็นการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง กล่าวคือ ปรากฏการณ์ของตัวเร่งปฏิกิริยา

ไฮโดรเจน H2 (เช่น อะตอมของไฮโดรเจน H สองตัวติดกัน: ไดไฮโดรเจน) เคลื่อนจากซ้ายไปขวา เมื่อเข้าใกล้ขั้วบวก มันจะสูญเสียนิวเคลียส (โปรตอน) ซึ่งจะถูกดูดลงมา (เนื่องจากปรากฏการณ์ออกซิเดชัน) อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปทางขวาเพื่อใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในภายหลัง

ในทางกลับกัน เรากำลังประกอบทุกอย่างขึ้นใหม่โดยการฉีด O2 (ออกซิเจนจากอากาศด้วยคอมเพรสเซอร์) ที่ด้านแคโทด ซึ่งจะทำให้เกิดโมเลกุลของน้ำขึ้นตามธรรมชาติ โมเลกุลที่เป็นคอลเลกชั่นของ Hs และ Os)

สรุปปฏิกิริยาเคมี/กายภาพ

อโนด : ที่ขั้วบวก อะตอมของไฮโดรเจนจะถูก "ผ่า" ครึ่งหนึ่ง (H2 = 2e- + 2H+). นิวเคลียส (H + ion) เคลื่อนลงมาทางแคโทด ในขณะที่อิเล็กตรอน (e-) ยังคงดำเนินต่อไปเนื่องจากไม่สามารถผ่านอิเล็กโทรไลต์ได้ (ช่องว่างระหว่างแอโนดและแคโทด)

แคโทด: ที่แคโทดเราเห็นไอออนย้อนกลับ (ในรูปแบบต่างๆ) H + และอิเล็กตรอนอิเล็กทรอนิกส์ จากนั้นก็เพียงพอที่จะแนะนำอะตอมออกซิเจนเพื่อให้องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้ต้องการรวบรวมซึ่งจะนำไปสู่การสร้างโมเลกุลของน้ำที่ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมและอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม หรือสูตร: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

เก็บเกี่ยว ?

หากเราพิจารณาเฉพาะตัวรถ กล่าวคือ ประสิทธิภาพของถังจนถึงปลายล้อ (การเปลี่ยนรูปวัสดุ / การเสริมแรงทางกล) เราต่ำกว่า 50% แบตเตอรี่มีประสิทธิภาพประมาณ 50% และมอเตอร์ไฟฟ้า - ประมาณ 90% ดังนั้นเราจึงมีการกรอง 50% ก่อน แล้วจึงกรอง 10%

หากเราคำนึงถึงประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าที่ผลิตพลังงานแล้ว ก่อนการผลิตไฮโดรเจนหรือแม้กระทั่งการจ่ายไฟฟ้า (ในกรณีของลิเธียม) เรามีไฮโดรเจน 25% และไฟฟ้า 70% (เฉลี่ยโดยประมาณแน่นอน) ).

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำกำไรที่นี่

ความแตกต่างระหว่างรถยนต์ไฮโดรเจนและรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ลิเธียม?

รถยนต์เหมือนกันทุกประการ ยกเว้น "ถังพลังงาน" ดังนั้น ยานพาหนะเหล่านี้เป็นยานพาหนะไฟฟ้าที่ใช้มอเตอร์โรเตอร์-สเตเตอร์ (การเหนี่ยวนำ แม่เหล็กถาวร หรือแม้แต่ปฏิกิริยา)

หากแบตเตอรี่ลิเธียมยังทำงานได้เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีภายใน (ปฏิกิริยาที่ผลิตกระแสไฟฟ้าตามธรรมชาติ: แม่นยำกว่าคืออิเล็กตรอน) ไม่มีอะไรเกิดขึ้น มีเพียงการเปลี่ยนแปลงภายในเท่านั้น เพื่อกลับสู่สภาพเดิม (ชาร์จใหม่) ก็เพียงพอที่จะผ่านกระแส (เชื่อมต่อกับภาค) และปฏิกิริยาเคมีจะเริ่มขึ้นอีกครั้งในทิศทางตรงกันข้าม ปัญหาคือต้องใช้เวลา แม้กระทั่งกับซุปเปอร์ชาร์จเจอร์

สำหรับเครื่องยนต์ไฮโดรเจน ซึ่งเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบคลาสสิกที่ขับเคลื่อนโดยเซลล์เชื้อเพลิง (เช่น ไฮโดรเจน) แบตเตอรี่จะใช้ไฮโดรเจนในระหว่างปฏิกิริยาเคมี มันถูกระบายออกทางไอเสียที่เอาไอน้ำออก (ผลของปฏิกิริยาเคมี)

ดังนั้น จากมุมมองเชิงตรรกะ เราสามารถปรับรถยนต์ไฟฟ้าใดๆ ให้เป็นรถยนต์ไฮโดรเจนได้ การเปลี่ยนแบตเตอรี่ลิเธียมด้วยเซลล์เชื้อเพลิงก็เพียงพอแล้ว ดังนั้น ในความเข้าใจของคุณ ควรพิจารณา "เครื่องยนต์ไฮโดรเจน" เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นหลัก (ดูวิธีการทำงานที่นี่) เขาจำเป็นต้องเข้าใกล้เขาไม่ใช่เพราะเขาถูกเติมเชื้อเพลิงในฐานะตัวตน

ปฏิกิริยาเคมีที่ฐานของยาเม็ดนี้ก่อให้เกิด ความร้อนของ ไฟฟ้า (สิ่งที่เราต้องการสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า) และ น้ำ.

ทำไมไม่ทุกที่?

ปัญหาทางเทคนิคหลักของไฮโดรเจนเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยในการจัดเก็บ อันที่จริง เช่นเดียวกับ LPG เชื้อเพลิงนี้เป็นอันตรายเพราะจะติดไฟได้เมื่อสัมผัสกับอากาศ (และนั่นไม่ใช่ทั้งหมด) ดังนั้นปัญหาไม่ใช่แค่การเติมน้ำมันในรถเท่านั้น แต่ยังมีถังที่แข็งแรงพอที่จะทนต่ออุบัติเหตุต่างๆ แน่นอน ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมก็มากเช่นกัน และดูเหมือนว่าจะใช้งานได้น้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งลดราคาลงอย่างมาก

ในที่สุด เครือข่ายการผลิตและการจัดจำหน่ายในโลกนั้นด้อยพัฒนาอย่างมาก และรัฐบาลต้องการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าโดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน (ผู้เชี่ยวชาญหลายคนพูดถึงโครงการยูโทเปียที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในความเป็นจริง "กะทันหัน" ของเรา)

ในท้ายที่สุด มีโอกาสดีกว่าที่ไฟฟ้าทั่วไปจะเป็นทางเลือกสำหรับอนาคต มากกว่าการใช้ไฮโดรเจน ซึ่งจะนำไปใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลายนอกเหนือจากการเคลื่อนย้ายส่วนบุคคล

ความคิดเห็นและปฏิกิริยาทั้งหมด

สุดท้าย ความคิดเห็นที่โพสต์:

เบอร์นาร์ด (วันที่: 2021, 09:23:14 น.)

สวัสดี

ขอบคุณสำหรับแนวคิดที่แข็งแกร่งและน่าสนใจเหล่านี้ ฉันจะออกจากไซต์พร้อมกับหิ่งห้อยตัวใหม่ในสมองเก่าของฉัน

โดยส่วนตัวแล้ว ฉันแปลกใจที่ นอกจากสิ่งที่ฉันรู้เกี่ยวกับเรือดำน้ำนิวเคลียร์แล้ว ยังไม่มีใครพัฒนาเครื่องยนต์ที่สมบูรณ์แบบสำหรับท้องถนน เป็นรุ่นเดียวกับที่ฟิลิปส์เปิดตัวในงานบรัสเซลส์มอเตอร์โชว์ปี 1971 ด้วยกำลัง 200 แรงม้า บนสองลูกสูบ

ฟิลิปส์เริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 1937-1938 และกลับมาดำเนินการในปี พ.ศ. 1948

ในปีพ.ศ. 1971 พวกเขาอ้างว่ามีกำลังหลายร้อยแรงม้าต่อลูกสูบ ตั้งแต่นั้นมาฉันก็ไม่พบอะไรเลย ... แน่นอน Secret Defense

แล้วเครื่องยนต์กังหันก๊าซล่ะ?

ตะเกียงของคุณสามารถเติมน้ำให้กับโรงสีความคิดของฉันได้

ขอบคุณสำหรับความรู้และการเผยแพร่ของคุณ

อิลฉัน. 1 ปฏิกิริยาต่อความคิดเห็นนี้:

• ผู้บริหาร ผู้ดูแลเว็บไซต์ (2021-09-27 11:40:25): อ่านสนุกมาก ขอบคุณค่ะ

  ฉันไม่รู้เกี่ยวกับเครื่องยนต์ประเภทนี้มากพอที่จะตัดสิน อาจเป็นเพราะราคา ขนาด การบำรุงรักษายาก ประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย?

  พึงระลึกไว้เสมอว่าจำเป็นต้องมีวิธีแก้ปัญหาที่ช่วยให้คุณสามารถให้ความร้อนกับแก๊สได้ ดังนั้น การใช้งานกับรถยนต์สาธารณะทั่วไปจึงอาจเป็นอันตรายได้ (และจะคงที่ตลอดเวลา)

  ในระยะสั้นฉันสงสัยว่าคุณคาดหวังคำตอบที่ถูกต้องและมั่นใจมากขึ้น ... ขอโทษ

(โพสต์ของคุณจะมองเห็นได้ภายใต้ความคิดเห็นหลังการตรวจสอบ)

เขียนความคิดเห็น

โดยใช้สูตรไฟฟ้า E คุณจะพบว่า: