Motore di idrogeno: principio di funzionamento e dispositivo

Come è noto, il motore a combustione interno del pistone ha sia i pro e un numero di certe carenze. Prima di tutto, il problema globale è lo scarico tossico, così come la costante necessità di combustibile petrolio. La situazione non è molto cambiata dopo il trasferimento dell'auto per il gas, poiché anche non risolve tutte le attività.

Tenendo conto di queste caratteristiche, le opzioni alternative sono costantemente sviluppate. Oggi il vero concorrente è il motore elettrico. Allo stesso tempo, un ictus relativamente piccolo, l'alto costo delle batterie e in totale, nonché la mancanza di un'infrastruttura sviluppata per la riparazione e il mantenimento di tali macchine rallentano naturalmente la loro popolarità.

Per questo motivo, le case automobilistiche stanno lavorando costantemente per ottenere "innocuo" all'ambiente e relativamente economico nella produzione di un'unità di potenza, che non avrà bisogno di un combustibile costoso.

Tra tali motori, l'idrogeno-diritto dovrebbe essere isolato separatamente, che potrebbe sostituire il motore diesel o benzina esistente, e nella prospettiva prevedibile. Diamo un'occhiata a come funziona il motore a idrogeno, che tipo di design ha un motore simile e quali sono le sue caratteristiche.

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Storia della creazione di un motore di idrogeno

Iniziamo con le idee per costruire un motore di idrogeno apparso nel 1806. Il fondatore divenne Francois Isaac de Rivaz, che ha ricevuto l'idrogeno dall'acqua dal metodo dell'elettrolisi. Come si può vedere, il motore sull'idrogeno "è nato" lungo prima che una serie di domande siano state sollevate per quanto riguarda l'ambiente e la tossicità di scarico.

In altre parole, i tentativi di lanciare i DVS sull'idrogeno sono stati intrapresi per non proteggere l'ambiente, ma per l'uso banale dell'idrogeno come combustibile. Dopo diversi decenni (nel 1841), è stato rilasciato un primo brevetto per un tale motore, nel 1852 un aggregato è apparso in Germania, che ha lavorato con successo sulla miscela di aria e idrogeno.

Durante la seconda guerra mondiale, quando sono sorte difficoltà con la fornitura di carburante petrolifero, il tecnico dell'URSSR Boris Isaakovich Sherisch, che proveniva dall'Ucraina, posò le fondamenta dell'energia di idrogeno russo. Ha anche suggerito di usare una miscela di idrogeno e aria come combustibile per l'OI, dopo il quale le sue idee hanno riscontrato rapidamente applicazione pratica. Di conseguenza, c'erano circa mezzo cento motori lavorati sull'idrogeno.

Tuttavia, dopo la fine della guerra, l'ulteriore sviluppo del motore dell'idrogeno è stato sospeso sia nell'URSS che in tutto il mondo. Poi il motore è stato ricordato solo quando una crisi del combustibile è avvenuta negli anni '70 del 20 ° secolo. Di conseguenza, BMW nel 1979 costruiva un'auto il cui motore è stato utilizzato dall'idrogeno come combustibile principale. L'unità ha funzionato relativamente stabile, non c'erano esplosioni e emissioni di vapore acqueo.

Altre case automobilistiche hanno anche iniziato a lavorare in quest'area, come risultato della quale, entro la fine del 20 ° secolo, non solo sono comparsi anche molti prototipi, ma anche con successo campioni di motori su combustibili idrogeno (benzina e motore diesel su idrogeno).

Tuttavia, dopo che la crisi del carburante è finita, è stato anche minimizzato il lavoro su idrogeno FCS. Oggi, l'interesse per le fonti di energia alternativa sta crescendo di nuovo, ora a causa di gravi problemi ambientali, oltre a tenere conto del fatto che le riserve di petrolio sul pianeta sono rapidamente ridotte e i prezzi sono naturalmente in crescita nei prodotti petroliferi.

Inoltre, i governi di molti paesi si sforzano di diventare non volatili e l'idrogeno è un'alternativa abbastanza conveniente. Oggi, GM, BMW, Honda, Ford Corporation, ecc.

Funzionamento del motore su idrogeno: caratteristiche dell'idrogeno ICA

Iniziamo con il fatto che il motore di combustione interno sull'idrogeno nel suo design non è molto diverso dal solito Oh. Tutti gli stessi cilindri e pistoni, una camera di combustione e un complesso meccanismo di collegamento a manovella per trasformare un movimento alternativo a un lavoro.

L'unica cosa nei cilindri sta bruciando non benzina, gas o, ma una miscela di aria e idrogeno. È inoltre necessario tenere conto del fatto che il metodo di fornitura di carburante idrogeno, formazione di miscelazione e accensione è anche un po 'diverso rispetto a processi simili nelle controparti tradizionali.

Prima di tutto, la combustione dell'idrogeno rispetto al petrolio si distingue per il fatto che l'idrogeno brucia molto più velocemente. Nel motore ordinario, una miscela di benzina o carburante diesel con aria riempie la camera di combustione quando il pistone è quasi salito al NMT (il punto morto superiore), quindi il carburante è sul carburante e dopo, i gas vengono messi sul pistone.

Sull'idrogeno, la reazione procede più velocemente, che consente di spostare il riempimento del cilindro al momento in cui il pistone sta già iniziando a muoversi in NMT (punto morto inferiore). Inoltre, dopo che la reazione procede, il risultato diventa acqua ordinaria invece di gas di scarico tossici. Come si può vedere, a prima vista, il motore standard è relativamente facile da regolare sotto il carburante di idrogeno migliorando il sistema di aspirazione, rilascio e power, ma non lo è.

Il primo problema è come ottenere l'idrogeno necessario. Come è noto, l'idrogeno è nella composizione dell'acqua ed è un elemento comune, ma non è praticamente trovato in forma pura. Per questo motivo, per la massima autonomia al veicolo, è necessario mettere separatamente le installazioni di idrogeno a acqua "divisa", consentendo al motore di mangiare il carburante necessario.

L'idea sembra attraente. Inoltre, puoi anche fare a meno di un ingresso esterno e creare un sistema di carburante chiuso. In altre parole, dopo ogni volta, quando la camera brucia la carica, il cilindro rimarrà vapore acqueo. Se questa coppia è passata attraverso il radiatore, si verificherà la condensa, cioè l'acqua è formata di nuovo da cui può essere riutilizzata l'idrogeno.

Tuttavia, per raggiungere questo obiettivo, un'installazione per l'elettrolisi (elettrolizzare) deve essere installata sulla macchina, che separerà l'idrogeno dall'acqua per ottenere la reazione desiderata con ossigeno nella camera di combustione. In pratica, l'installazione è difficile e costosa, ed è abbastanza difficile creare un sistema così chiuso.

Il fatto è che qualsiasi motore di combustione interno indipendentemente dal tipo di combustibile deve ancora proteggere i nodi caricati e le coppie di sfregamento. Se semplicemente, senza l'olio motore, non è necessario fare. Allo stesso tempo, l'olio entra parzialmente la camera di combustione e poi nello scarico. Ciò significa che isolare completamente il sistema di carburante sull'idrogeno (non utilizzare l'aria esterna) quasi l'attività irrecito.

Per questo motivo, i motori a combustione interni di idrogeno moderni assomigliano a motori a gas, cioè, aggregati gas propano. Per utilizzare l'idrogeno anziché propano, è sufficiente modificare le impostazioni di tale motore. È vero, l'idrogeno diminuisce un po '. Tuttavia, l'idrogeno ha bisogno di meno per ottenere il ritorno necessario dal motore. In questo caso, non è prevista alcuna installazione per la produzione autonoma dell'idrogeno.

Per quanto riguarda il tentativo di presentare l'idrogeno in un normale motore a benzina o diesel, rischi e difficoltà si verificano automaticamente. Prima di tutto, alte temperature e rapporto di compressione possono portare al fatto che l'idrogeno reagisce con elementi riscaldanti di DVS e olio motore.

Inoltre, anche una piccola perdita di idrogeno può causare il combustibile per ottenere un collettore di scarico preriscaldato, dopodiché può verificarsi un'esplosione o un incendio. In modo che non accada, i motori rotanti usano più spesso per lavorare su idrogeno. Questo tipo di motore è più adatto per questa attività, poiché il loro design comporta una maggiore distanza tra il collettore di aspirazione e di scarico.

Un modo o nell'altro, anche tenendo conto di tutte le difficoltà, un certo numero di problemi può essere aggirato non solo sul rotativo, ma anche sui motori del pistone, che consente di considerare l'idrogeno di essere considerato un'alternativa piuttosto promettente a benzina, gas o diesel. Ad esempio, la versione sperimentale del modello BMW 750HL, che è stata presentata nel 2000, ha un motore a idrogeno per 12 cilindri. L'unità funziona con successo su una tale roba ed è in grado di disperdere una macchina a una velocità di circa 140 km / h.

È vero, non ci sono singoli piante per la produzione di idrogeno dall'acqua in auto. Invece, c'è un serbatoio speciale, che è semplicemente rifornimento di carburante con idrogeno. La riserva del colpo sul serbatoio completo dell'idrogeno è a circa 300 km. Dopo che l'idrogeno è finito, il motore inizia automaticamente a lavorare su benzina.

Motore su celle a combustibile ad idrogeno

Si prega di notare che i motori idrogeno sono intesi come aggregati che lavorano sull'idrogeno (motore interno dell'idrogeno) e dei motori che utilizzano celle a combustibile ad idrogeno. Abbiamo già considerato il primo tipo sopra, ora fermiamo alla seconda versione.

La cella a combustibile sull'idrogeno rappresenta in realtà una "batteria". In altre parole, questa è una batteria di idrogeno con alta efficienza circa il 50%. Il dispositivo si basa sui processi fisicoChemici, nell'alloggiamento di tale cella a combustibile ci sono protoni conduttivi a membrana speciali. Questa membrana condivide due telecamere, in una delle quali è un anodo, e in un altro catodo.

Nella camera, dove si trova l'anodo, arriva l'idrogeno e l'ossigeno cade nella camera del catodo. Gli elettrodi sono inoltre coperti da costosi metalli di terra rare (spesso Platinum). Ciò consente di svolgere il ruolo di un catalizzatore che ha un impatto sulle molecole di idrogeno. Di conseguenza, l'idrogeno perde gli elettroni. Allo stesso tempo, i protoni passano attraverso la membrana al catodo, mentre il catalizzatore li colpisce anche. Di conseguenza, una combinazione di protoni con elettroni, che vengono fuori.

Questa reazione forma acqua, con elettroni dalla fotocamera con l'anodo inserire il circuito elettrico. Il circuito specificato è collegato al motore. Parole semplici, è formata elettricità, il che rende il motore da lavorare da una cella a combustibile ad idrogeno.

Tali motori di idrogeno consente almeno a 200 km. Su una carica. Il Minus principale è l'alto costo delle celle a combustibile a causa dell'uso di platino, palladio e altri metalli costosi. Di conseguenza, il costo finale del trasporto con tale motore aumenta notevolmente.

Motore di idrogeno: ulteriori prospettive

Oggi molte aziende lavorano sulla creazione di motori eco-compatibili. Alcuni vanno lungo la strada della creazione, altri fanno una scommessa sui veicoli elettrici, ecc. Per quanto riguarda gli impianti di idrogeno, in termini di ecologia e prestazioni, questa opzione potrebbe anche essere a competere in benzina, gas o una popolazione diesel nel prossimo futuro.

I motori di idrogeno si sono mostrati un po 'meglio delle elettrocar più avanzate. Ad esempio, la modella giapponese Honda chiarezza. L'unica cosa è rimasta una tale mancanza di modi e le possibilità di rifornimento di rifornimento. Il fatto è che l'infrastruttura delle stazioni di gas idrogeno non è particolarmente sviluppata e su scala globale.

Inoltre, la selezione delle auto di idrogeno non è particolarmente grande. Oltre alla chiarezza della Honda, è possibile menzionare l'idrogeno MAZDA RX8, così come l'idrogeno BMW 7. In effetti, questi sono ibridi, che funzionano su idrogeno liquido e benzina. Puoi anche aggiungere alla lista delle cellule Mercedes GLC F. Questo modello ha la capacità di ricaricare dall'alimentatore per la casa e consente di passare fino a 500 km. Su una carica.

Inoltre, vale la pena notare il modello Toyota Mirai. La macchina funziona solo sull'idrogeno, un serbatoio è di 600 km. I motori di idrogeno sono ancora trovati sul modello nazionale "Niva", e installato anche da coreani per una versione speciale della Hyundai Tucson Suv.

Come si può vedere, molti produttori sperimentano attivamente con il motore sull'idrogeno, ma questa soluzione ha ancora molti inconvenienti. Allo stesso tempo, alcuni svantaggi interferiscono fortemente con la promozione di massa.

Prima di tutto, questa è la sicurezza e la complessità del trasporto di tali combustibili. È importante capire che l'idrogeno è molto combustibile ed esplosivo anche con temperature relativamente basse. Per questo motivo, è difficile immagazzinare e trasportare. Si scopre, è necessario costruire speciali serbatoi di idrogeno per auto con questo tipo di motore. Di conseguenza, molto poco nella pratica delle stazioni di gas idrogeno.

È anche possibile aggiungere una certa complessità e costi elevati per la riparazione e il mantenimento di un'unità di idrogeno, nonché la necessità di preparare ed educare un gran numero di personale altamente qualificato. Se parliamo della macchina stessa sull'idrogeno e le sue caratteristiche operative, la presenza di un'installazione di idrogeno rende la macchina più pesante, la manipolazione è naturalmente deteriorante.

Riassumere.

Come si può vedere, oggi le auto di idrogeno e il motore sull'acqua possono essere considerate un'alternativa completamente reale al solito motore a combustione interna, che utilizza il carburante dell'olio, ma anche elettrocarrari.

Prima di tutto, tali installazioni sono meno tossiche, mentre non hanno bisogno di combustibili costosi a base di olio. Anche le auto con un motore a idrogeno hanno una corsa accettabile. I modelli ibridi che utilizzano sia l'idrogeno che la benzina sono in vendita.

Per quanto riguarda le carenze e le difficoltà, l'auto con un motore di idrogeno oggi ha un costo elevato e i problemi possono sorgere con il rifornimento del carburante a causa della quantità insufficiente delle stazioni di riempimento. Non dimenticare il fatto che non è anche facile trovare specialisti che sono capaci di alta qualità e che servono professionalmente una centrale elettrica di idrogeno. In questo caso, la manutenzione sarà piuttosto costosa.

Infine, notiamo che la costruzione attiva delle condotte per il pompaggio del gas metano promette in futuro la capacità di pompare lungo gli stessi gasdotti e idrogeno. Ciò significa che nel caso della crescita del numero totale di automobili con motori idrogeno, anche la probabilità di aumento rapido del numero di stazioni di riempimento specializzato è elevata.

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