Drift av et hydrogenbil (brenselcelle)

 

Et annet alternativ for drift av elektriske kjøretøyer, hydrogenløsning, har lenge blitt studert av tyskerne og japanerne. Europa, som Tesla anser som ustabilt, bestemmer seg likevel for å sette en pakke på denne teknologien (globalt, ikke kun for å drive biler). Så la oss ta en titt på hvordan hydrogenbilen fungerer, som derfor kun er en variant av elbilen.

Se også:

• Er en hydrogenbil levedyktig?
• Hva er fordelene og ulempene med en brenselcelle

Flere typer hydrogenbiler

Mens dagens teknologi er for biler som bruker brenselceller til å drive sine elektriske motorer, kan hydrogen også brukes i stempelkøretøyer med forbrenning. Det er virkelig en gass som kan brukes på samme måte som LPG og CNG som allerede brukes i kjøretøyene våre. Imidlertid ble denne ideen forlatt, stempelmotoren er egentlig mer i tråd med tiden ...

Her er en hydrogendrevet Toyota Mirai. Det selges i USA, det er ikke i Frankrike, fordi det ikke er noe hydrogendistribusjonspunkt der ... Etter å ha vært sent ute med de elektriske terminalene, henger vi allerede etter på hydrogen!

Operasjonsprinsipp

Hvis vi måtte oppsummere systemet i en setning, ville jeg sagt detdette elektrisk motor som går med carburant ikke-forurensende (i drift, ikke i produksjon). I stedet for å lade batteriet med en plugg og derfor strøm, fyller vi det med væske. Det er derfor vi kaller brenselcellesystemet (det er

akkumulere

som fungerer med drivstoff det

forbrukes

et

forsvinner fra tanken

). Faktisk er den eneste forskjellen med elmotoren lagring av energi, her i flytende, ikke kjemisk form.

Derfor bør det bemerkes at batteriet lades ut, i motsetning til et litium- eller til og med blybatteri (se lenkene for å finne ut hvordan de fungerer).

Prosesskart

Hydrogen = hybrid?

Nesten ... Faktisk har de systematisk et ekstra litiumbatteri, hvor nytten jeg vil forklare nedenfor. Derfor er det mulig å operere bare på hydrogen, bare ved hjelp av et konvensjonelt batteri, eller til og med begge samtidig.

Komponenter

Hydrogen tank

Vi har en tank som kan lagre 5 til 10 kg hydrogen, vel vitende om at hver kilo inneholder 33.3 kWh energi (sammenlignet med elektriske kjøretøyer, som har 35 til 100 kWh). Tanken er spesialdesignet og robust for å tåle et indre trykk på 350 til 700 bar.

Brenselcelle

Brenselcellen skal gi strøm til bilens elektriske motor, akkurat som et konvensjonelt litiumbatteri. Den trenger imidlertid drivstoff, nemlig hydrogen fra tanken. Den er laget av veldig dyr platina, men i de mest moderne versjonene klarer den seg uten den.

Bufferbatteri

Dette er ikke nødvendig, men det er standarden for hydrogenbiler. Faktisk fungerer det som et reservebatteri, en effektforsterker (kan fungere parallelt med en brenselcelle), men også og fremfor alt tjener det til å gjenopprette kinetisk energi under retardasjon og bremsing.

Kraftelektronikk

Ikke oppført på toppdiagrammet mitt, kontrollerer, avbryter og utbedrer kraftelektronikken (konvertering mellom AC- og DC -strømmer) de forskjellige strømmer som strømmer gjennom de forskjellige komponentene i bilen.

Påfylling av drivstoff

Brenselcelledrift: katalyse

Målet er å trekke ut elektroner (elektrisitet) fra hydrogen for å sende dem til en elektrisk motor. Alt dette gjøres gjennom en kontrollert elektrokjemisk reaksjon som skiller elektroner på den ene siden (mot motoren) og protoner på den andre (i brenselcellen). Hele møtet ender opp ved katoden, hvor reaksjonen ender: den endelige "blandingen" gir vann, som pumpes ut av systemet (eksos).

Her er et diagram over katalyse, som er utvinning av elektrisitet fra hydrogen (omvendt elektrolyse).

Her ser vi brenselcellens funksjon, nemlig fenomenet katalyse.

Hydrogen H2 (dvs. to hydrogen H -atomer limt sammen: dihydrogen) går fra venstre til høyre. Når den nærmer seg anoden, mister den sin kjerne (proton), som vil bli sugd ned (på grunn av oksidasjonsfenomenet). Elektronene vil deretter fortsette på vei til høyre for senere å bruke den elektriske motoren.

På sin side setter vi alt sammen igjen ved å injisere O2 (oksygen fra luften takket være kompressoren) på katodesiden, noe som naturlig vil tillate dannelsen av et vannmolekyl (som vil katalysere alle elementene til en enkelt helhet). et molekyl som er en samling av Hs og Os).

Oppsummering av kjemiske / fysiske reaksjoner

ET NIKK : ved anoden er hydrogenatomet "kuttet" i to (H2 = 2e- + 2H+). Kjernen (H + ion) går ned mot katoden, mens elektronene (e-) fortsetter på vei på grunn av deres manglende evne til å passere gjennom elektrolytten (mellomrommet mellom anoden og katoden).

KATODE: ved katoden ser vi revers (på forskjellige måter) ioner H + og e- elektroner. Da er det nok å introdusere oksygenatomer slik at alle disse elementene ønsker å samle seg, noe som deretter fører til dannelsen av et vannmolekyl som består av to hydrogenatomer og ett oksygenatom. Eller formelen: 2e- + 2H + + O2 = H2

Høsting?

Hvis vi kun vurderer selve bilen, nemlig effektiviteten til tanken til enden av hjulene (materialtransformasjon / mekanisk forsterkning), er vi her litt under 50%. Faktisk har batteriet en effektivitet på omtrent 50%, og den elektriske motoren - omtrent 90%. Derfor har vi først 50 % filtrering, og deretter 10 %.

Hvis vi tar hensyn til effektiviteten til et kraftverk som genererer energi, så har vi før produksjonen av hydrogen eller til og med fordelingen av elektrisitet (for litium) 25% for hydrogen og 70% for elektrisitet (omtrent gjennomsnittlig, åpenbart ).

Les mer om lønnsomhet her.

Forskjellen mellom en hydrogenbil og en elbil med litiumbatteri?

Bilene er helt like, bortsett fra "energitanken" deres. Derfor er dette elektriske kjøretøyer som bruker rotor-statormotorer (induksjon, permanente magneter eller til og med reaktive).

Hvis et litiumbatteri også fungerer takket være en kjemisk reaksjon inne i det (en reaksjon som naturlig produserer elektrisitet: mer presist, elektroner), kommer det ingenting ut av det, det er bare en intern transformasjon. For å gå tilbake til sin opprinnelige tilstand (lading), er det nok å passere strømmen (koble til sektoren), og den kjemiske reaksjonen starter igjen i motsatt retning. Problemet er at det tar tid, selv med superladere.

For en hydrogenmotor, som er en klassisk elektrisk motor som drives av en brenselcelle (dvs. hydrogen), bruker batteriet hydrogen under en kjemisk reaksjon. Den tømmes gjennom en eksos som fjerner vanndamp (resultatet av en kjemisk reaksjon).

Derfor, fra et logisk synspunkt, kan vi tilpasse enhver elbil til en hydrogenbil, det er nok å bytte ut litiumbatteriet med en brenselcelle. Så, i din forståelse av "hydrogenmotoren" bør først og fremst betraktes som en elektrisk motor (se hvordan den fungerer her). Han nærmer seg nødvendigvis ham, ikke fordi han får drivstoff som en enhet.

Den kjemiske reaksjonen ved bunnen av denne tabletten produserer heteav elektrisitet (det vi trenger for den elektriske motoren) og vann.

Hvorfor ikke overalt?

Det viktigste tekniske problemet med hydrogen er knyttet til lagringssikkerhet. Faktisk, som LPG, er dette drivstoffet farlig fordi det blir brannfarlig ved kontakt med luft (og det er ikke alt). Så problemet er ikke bare å fylle bilen med drivstoff, men også å ha en tank som er sterk nok til å tåle enhver ulykke. Selvfølgelig er tilleggskostnaden også et stort trekk, og det virker som om den er mindre levedyktig enn et litiumionbatteri, hvis kostnader synker kraftig.

Endelig er produksjons- og distribusjonsnettverket i verden svært underutviklet, og myndigheter ønsker å produsere hydrogen ved elektrolyse ved bruk av fornybare energikilder (mange eksperter snakker om et utopisk opplegg som ikke kan realiseres i vår "plutselige" virkelighet).

Til syvende og sist er det en større sjanse for at konvensjonell elektrisitet vil være den foretrukne løsningen for fremtiden, i stedet for hydrogen, som vil bli brukt til en rekke bruksområder utover individuell mobilitet.

Alle kommentarer og reaksjoner

siste kommentar lagt ut:

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

Hei,

Takk for disse sterke og interessante ideene. Jeg forlater stedet med en ny ildflue i min gamle hjerne.

Personlig er jeg overrasket over at ingen har utviklet en perfekt motor for veien, bortsett fra det jeg vet om atomubåter. Det var faktisk den Philips avduket på Brussel Motor Show i 1971, med 200 hk. på to stempler.

Philips startet virksomheten i 1937-1938 og gjenopptok i 1948.

I 1971 hevdet de flere hundre hestekrefter per stempel. Siden den gang har jeg ikke funnet noe ... Selvfølgelig, Secret Defense.

Hva med gassturbinmotorer?

Lyktene dine kan tilføre litt vann til min tenkemølle.

Takk for din kunnskap og popularisering.

Il I. 1 reaksjon (er) på denne kommentaren:

• administrator SITE ADMINISTRATOR (2021-09-27 11:40:25): Det er veldig gøy å lese, takk.

  Jeg vet ikke nok om denne motoren til å bedømme, sannsynligvis på grunn av kostnad, størrelse, vanskelig vedlikehold, gjennomsnittlig effektivitet?

  Husk at det er nødvendig å ha en løsning som gjør at gassen kan varmes opp, og derfor er applikasjonen på en vanlig offentlig bil potensielt farlig (og at den vil være konstant over tid).

  Kort sagt, jeg mistenker at du håpet på et mer nøyaktig og selvsikkert svar ... Beklager.

(Innlegget ditt vil være synlig under kommentaren etter bekreftelse)

Skriv en kommentar

Ved å bruke den elektriske formelen E finner du at: