Mengoperasikan kendaraan hidrogen (sel bahan bakar)

 

Alternatif lain untuk pengoperasian kendaraan listrik, larutan hidrogen, telah lama dipelajari oleh orang Jerman dan Jepang. Eropa, yang Tesla anggap tidak stabil, tetap memutuskan untuk menempatkan paket pada teknologi ini (secara global, bukan untuk tujuan tunggal mendorong mobil). Jadi mari kita lihat bagaimana mobil hidrogen bekerja, yang karenanya hanya merupakan varian dari mobil listrik.

Lihat juga:

• Apakah mobil hidrogen layak?
• Apa kelebihan dan kekurangan sel bahan bakar?

Beberapa jenis mobil hidrogen

Sementara teknologi saat ini adalah untuk mobil yang menggunakan sel bahan bakar untuk menggerakkan motor listriknya, hidrogen juga dapat digunakan dalam kendaraan pembakaran internal reciprocating. Ini memang gas yang bisa digunakan dengan cara yang sama seperti LPG dan CNG yang sudah digunakan di kendaraan kita. Namun, ide ini ditinggalkan, mesin piston benar-benar lebih sesuai dengan waktu ...

Inilah Toyota Mirai bertenaga hidrogen. Itu dijual di AS, bukan di Prancis, karena tidak ada titik distribusi hidrogen di sana ... Setelah terlambat dengan terminal listrik, kita sudah tertinggal dalam hidrogen!

Prinsip operasi

Jika kita harus meringkas sistem dalam satu kalimat, saya akan mengatakan ituini motor listrik dengan siapa berjalan Carburant tidak berpolusi (dalam operasi, tidak dalam produksi). Alih-alih mengisi baterai dengan steker dan karena itu listrik, kami mengisinya dengan cairan. Inilah sebabnya mengapa kami menyebut sistem sel bahan bakar (itu adalah

mengumpulkan

yang bekerja dengan bahan bakar itu

dikonsumsi

et

menghilang dari tangki

). Faktanya, satu-satunya perbedaan dengan motor listrik adalah penyimpanan energi, di sini dalam bentuk cair, bukan kimia.

Oleh karena itu, perlu dicatat bahwa baterai sedang habis, tidak seperti baterai lithium atau bahkan baterai timbal-asam (lihat tautan untuk mengetahui cara kerjanya).

Peta proses

Hidrogen = hibrida?

Hampir ... Memang, mereka secara sistematis memiliki baterai lithium ekstra, kegunaan yang akan saya jelaskan di bawah ini. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk beroperasi hanya dengan hidrogen, hanya menggunakan baterai konvensional, atau bahkan keduanya secara bersamaan.

Komponen

Tangki hidrogen

Kami memiliki tangki yang dapat menyimpan 5 hingga 10 kg hidrogen, mengetahui bahwa setiap kilogram mengandung energi 33.3 kWh (dibandingkan dengan kendaraan listrik, yang memiliki 35 hingga 100 kWh). Tangki dirancang khusus dan kuat untuk menahan tekanan internal 350 hingga 700 bar.

Sel bahan bakar

Sel bahan bakar akan memberikan daya ke motor listrik mobil, seperti baterai lithium konvensional. Namun, dibutuhkan bahan bakar yaitu hidrogen dari tangki. Itu terbuat dari platinum yang sangat mahal, tetapi dalam versi paling modern tidak ada itu.

Baterai penyangga

Ini tidak diperlukan, tetapi ini adalah standar untuk kendaraan hidrogen. Memang, ini berfungsi sebagai baterai cadangan, penguat daya (dapat beroperasi secara paralel dengan sel bahan bakar), tetapi juga dan di atas semua itu, berfungsi untuk memulihkan energi kinetik selama deselerasi dan pengereman.

Elektronika daya

Tidak tercantum pada diagram teratas saya, elektronika daya mengontrol, menyela, dan memperbaiki (mengubah antara arus AC dan DC) berbagai arus yang mengalir melalui berbagai komponen mobil.

Pengisian bahan bakar

Operasi sel bahan bakar: katalisis

Tujuannya adalah untuk mengekstrak elektron (listrik) dari hidrogen untuk mengirimkannya ke motor listrik. Ini semua dilakukan melalui reaksi elektrokimia terkontrol yang memisahkan elektron di satu sisi (menuju mesin) dan proton di sisi lain (dalam sel bahan bakar). Seluruh pertemuan berakhir di katoda, di mana reaksi berakhir: "campuran" terakhir memberikan air, yang dipompa keluar dari sistem (knalpot).

Berikut adalah diagram katalisis, yaitu ekstraksi listrik dari hidrogen (elektrolisis terbalik).

Di sini kita melihat fungsi sel bahan bakar, yaitu fenomena katalisis.

Hidrogen H2 (yaitu dua atom hidrogen H yang direkatkan: dihidrogen) bergerak dari kiri ke kanan. Saat mendekati anoda, ia kehilangan nukleusnya (proton), yang akan tersedot ke bawah (karena fenomena oksidasi). Elektron kemudian akan melanjutkan perjalanannya ke kanan untuk selanjutnya menggunakan motor listrik.

Pada gilirannya, kami merakit kembali semuanya dengan menyuntikkan O2 (oksigen dari udara berkat kompresor) di sisi katoda, yang secara alami akan memungkinkan pembentukan molekul air (yang akan mengkatalisis semua elemen menjadi satu kesatuan). molekul yang merupakan kumpulan Hs dan Os).

Ringkasan reaksi kimia / fisika

ANOD : di anoda, atom hidrogen "terpotong" menjadi dua (H2 = 2e- + 2H+). Inti (ion H +) turun menuju katoda, sedangkan elektron (e-) melanjutkan perjalanannya karena ketidakmampuan mereka untuk melewati elektrolit (ruang antara anoda dan katoda).

KATODA: di katoda kita melihat kebalikan (dengan cara yang berbeda) ion H + dan elektron e-. Kemudian cukup dengan memasukkan atom oksigen sehingga semua elemen ini ingin berkumpul, yang kemudian mengarah pada pembentukan molekul air yang terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Atau rumusnya: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

Memanen ?

Jika kita mempertimbangkan hanya mobil itu sendiri, yaitu efisiensi tangki hingga ujung roda (transformasi material / penguatan mekanis), kita di sini sedikit di bawah 50%. Memang baterai memiliki efisiensi sekitar 50%, dan motor listrik - sekitar 90%. Oleh karena itu, pertama-tama kami memiliki pemfilteran 50%, lalu 10%.

Jika kita memperhitungkan efisiensi pembangkit listrik yang menghasilkan energi, maka sebelum produksi hidrogen atau bahkan distribusi listrik (dalam kasus lithium) kita memiliki 25% untuk hidrogen dan 70% untuk listrik (kira-kira rata-rata, jelas ).

Baca lebih lanjut tentang profitabilitas di sini.

Perbedaan antara mobil hidrogen dan mobil listrik baterai lithium?

Mobil-mobilnya persis sama, kecuali "tangki energi" mereka. Oleh karena itu, inilah kendaraan listrik yang menggunakan motor rotor-stator (induksi, magnet permanen, atau bahkan reaktif).

Jika baterai lithium juga bekerja karena reaksi kimia di dalamnya (reaksi yang secara alami menghasilkan listrik: lebih tepatnya, elektron), tidak ada yang keluar darinya, hanya ada transformasi internal. Untuk kembali ke keadaan semula (pengisian ulang), cukup mengalirkan arus (terhubung ke sektor) dan reaksi kimia akan dimulai lagi dengan arah yang berlawanan. Masalahnya adalah butuh waktu, bahkan dengan supercharger.

Untuk mesin hidrogen, yang merupakan motor listrik klasik yang ditenagai oleh sel bahan bakar (yaitu, hidrogen), baterai menggunakan hidrogen selama reaksi kimia. Itu dikosongkan melalui knalpot yang menghilangkan uap air (hasil dari reaksi kimia).

Oleh karena itu, dari sudut pandang logis, kita dapat mengadaptasi mobil listrik apa pun ke mobil hidrogen, cukup dengan mengganti baterai lithium dengan sel bahan bakar. Jadi, menurut pemahaman Anda, "mesin hidrogen" harus dianggap terutama sebagai motor listrik (lihat cara kerjanya di sini). Dia tentu mendekatinya, bukan karena dia diisi ulang sebagai entitas.

Reaksi kimia di dasar tablet ini menghasilkan: panasdari listrik (apa yang kita butuhkan untuk motor listrik) dan air.

Mengapa tidak di semua tempat?

Masalah teknis utama dengan hidrogen terkait dengan keamanan penyimpanan. Faktanya, seperti LPG, bahan bakar ini berbahaya karena mudah terbakar jika bersentuhan dengan udara (bukan hanya itu). Jadi masalahnya bukan hanya mengisi bahan bakar mobil, tetapi juga memiliki tangki yang cukup kuat untuk menahan kecelakaan apa pun. Tentu saja, biaya tambahan juga merupakan hambatan besar, dan tampaknya kurang layak daripada baterai lithium-ion, yang harganya turun.

Akhirnya, jaringan produksi dan distribusi di dunia sangat terbelakang, dan pemerintah ingin memproduksi hidrogen dengan elektrolisis menggunakan sumber energi terbarukan (banyak ahli berbicara tentang skema utopis yang tidak dapat diwujudkan dalam kenyataan "tiba-tiba" kita).

Pada akhirnya, ada kemungkinan yang lebih baik bahwa listrik konvensional akan menjadi solusi pilihan untuk masa depan, daripada hidrogen, yang akan digunakan untuk berbagai aplikasi di luar mobilitas individu.

Semua komentar dan reaksi

Dernier komentar yang diposting:

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

Hai,

Terima kasih atas ide-ide yang kuat dan menarik ini. Saya akan meninggalkan situs dengan kunang-kunang baru di otak lama saya.

Secara pribadi, saya terkejut bahwa, terlepas dari apa yang saya ketahui tentang kapal selam nuklir, tidak ada yang mengembangkan mesin yang sempurna untuk jalan raya. Itu memang yang Philips diresmikan di Brussels Motor Show 1971, dengan 200 hp. pada dua piston.

Philips mulai beroperasi pada tahun 1937-1938 dan dilanjutkan kembali pada tahun 1948.

Pada tahun 1971, mereka mengklaim beberapa ratus tenaga kuda per piston. Sejak itu saya tidak dapat menemukan apa pun ... Tentu saja, Pertahanan Rahasia.

Bagaimana dengan mesin turbin gas?

Lentera Anda dapat menambahkan air ke pabrik pemikiran saya.

Terima kasih atas pengetahuan dan popularitas Anda.

Il J 1 reaksi terhadap komentar ini:

• Admin ADMINISTRATOR SITUS (2021-09-27 11:40:25): Sangat menyenangkan untuk dibaca, terima kasih.

  Saya tidak cukup tahu tentang jenis mesin ini untuk menilai, mungkin karena biaya, ukuran, perawatan yang sulit, efisiensi rata-rata?

  Ingatlah bahwa perlu memiliki solusi yang memungkinkan Anda memanaskan gas, dan oleh karena itu penerapannya pada mobil umum biasa berpotensi berbahaya (dan itu akan konstan dari waktu ke waktu).

  Singkatnya, saya menduga Anda mengharapkan jawaban yang lebih akurat dan percaya diri ... Maaf.

(Pos Anda akan terlihat di bawah komentar setelah verifikasi)

Menulis komentar

Menggunakan rumus listrik E, Anda akan menemukan bahwa: