Το περιεχόμενο του άρθρου:
- Λίγο ιστορία
- Το σήμα κατατεθέν των κινητήρων υδρογόνου
- Τα κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των κινητήρων υδρογόνου
- Τα πιο δημοφιλή αυτοκίνητα με κινητήρα εσωτερικής καύσης υδρογόνου
"Το υδρογόνο είναι το καύσιμο του μέλλοντος" - με αυτό το μήνυμα εισάγονται ICE υδρογόνου στις βιομηχανίες μεταφορών και αεροπορίας.
Δεν είναι τυχαίο ότι το υδρογόνο κατέχει ηγετική θέση μεταξύ όλων των άλλων πηγών εναλλακτικής ενέργειας - είναι όσο το δυνατόν πιο φιλικό προς το περιβάλλον, έχει ανανεώσιμους πόρους και έχει επίσης την υψηλότερη απόδοση σε σύγκριση με τους κλασικούς κινητήρες που λειτουργούν με βενζίνη και ντίζελ.
Ωστόσο, εκτός από αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματα, ο κινητήρας υδρογόνου έχει επίσης πολλά μειονεκτήματα, τα οποία δεν επιτρέπουν ακόμη να γίνει μαζικός και να αντικαταστήσει πλήρως τους "επιβλαβείς" κινητήρες βενζίνης και ντίζελ.
Λίγο ιστορία
Η ανθρωπότητα άρχισε να σκέφτεται την ανάγκη διατήρησης του περιβάλλοντος πολύ πρόσφατα, αλλά οι επιστήμονες άρχισαν να σκέφτονται την αντικατάσταση ενός συμβατικού κινητήρα εσωτερικής καύσης πολύ νωρίτερα.
Έτσι, από το χέρι του επιστήμονα François Isaac de Rivaz, με καταγωγή από τη Γαλλία, ο πρώτος κινητήρας υδρογόνου κατασκευάστηκε το 1806. Το 1841, η Βρετανία έλαβε την πρώτη συμφωνία διπλώματος ευρεσιτεχνίας για την κατασκευή ενός κινητήρα υδρογόνου και το 1852 Γερμανοί επιστήμονες ικανός να δημιουργήσει έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί σε μίγμα αέρα-υδρογόνου.
Ωστόσο, τα σχέδια για την εισαγωγή κινητήρων υδρογόνου ματαιώθηκαν από βενζινοκινητήρες, οι οποίοι διαδόθηκαν μετά το 1870.
Θυμήθηκαν το υδρογόνο ως εναλλακτικό καύσιμο και πάλι μόνο το 1941 στο πολιορκημένο Λένινγκραντ. Στη συνέχεια, ο σοβιετικός τεχνικός B. Shelishch χρησιμοποίησε ένα "κοκτέιλ" αέρα-υδρογόνου για να εκτοξεύσει μπαράζ μπαράζ.
Τότε το υδρογόνο ξεχάστηκε ξανά, μέχρι που η παγκόσμια κρίση καυσίμων χτύπησε την πόρτα τη δεκαετία του 1970. Στα τέλη της δεκαετίας του '70, η αυτοκινητοβιομηχανία BMW κυκλοφόρησε το πρώτο της αυτοκίνητο που λειτουργούσε με υδρογόνο και στη συνέχεια άλλες εταιρείες ακολούθησαν το παράδειγμά της, συμπεριλαμβανομένων των αμερικανικών General Motors και Ford, της ιαπωνικής Honda και άλλων.
Ωστόσο, μόλις η κρίση υποχώρησε, το ενδιαφέρον για το υδρογόνο ως πηγή ενέργειας έσβησε ξανά. Και τώρα, δεκαετίες αργότερα, η ανθρωπότητα θυμήθηκε ξανά την ύπαρξή της, η οποία διευκολύνθηκε όχι μόνο από την ενεργοποίηση των περιβαλλοντολόγων, αλλά και από την αύξηση των τιμών των καυσίμων.
Το σήμα κατατεθέν των κινητήρων υδρογόνου
Δομικά, ένας κινητήρας υδρογόνου δεν διαφέρει πολύ από έναν τυπικό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Περιέχει επίσης έμβολα, θάλαμο καύσης και μηχανισμό μανιβέλας. Ποια είναι λοιπόν η διαφορά;
Το γεγονός είναι ότι οι κινητήρες υδρογόνου χρησιμοποιούν διαφορετική μέθοδο τροφοδοσίας του μείγματος καυσίμου και την επακόλουθη καύση του. Επιπλέον, η καύση υδρογόνου απαιτεί πολύ λιγότερο χρόνο από ό, τι στην περίπτωση καυσίμων με βάση το πετρέλαιο. Οι διαφορές είναι ασήμαντες και με την πρώτη ματιά μπορεί να φαίνεται ότι δεν είναι δύσκολο να μετατραπεί ένα συμβατικό ICE σε υδρογόνο, αλλά δεν είναι έτσι.
Ορισμένα προβλήματα με τη χρήση κινητήρα υδρογόνου:
- Το υδρογόνο είναι δύσκολο να ληφθεί. Δεν είναι μυστικό ότι περιέχεται στο νερό και θεωρείται δικαίως το πιο διαδεδομένο χημικό στοιχείο στον κόσμο, αν και πρακτικά δεν αντιπροσωπεύεται στην καθαρή του μορφή. Αυτό σημαίνει ότι το αυτοκίνητο πρέπει να είναι εξοπλισμένο με ειδική εγκατάσταση κλειστού τύπου - ηλεκτρολύτη υπεύθυνο για τη διάσπαση του νερού και την παραγωγή υδρογόνου. Ωστόσο, στην πράξη, μια τέτοια εγκατάσταση είναι δύσκολο να κατασκευαστεί, γεγονός που επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό το τελικό της κόστος.
- Λόγω της υψηλής θερμοκρασίας συμπίεσης, το υδρογόνο αντιδρά εύκολα με διάφορα μεταλλικά στοιχεία της μονάδας παραγωγής ενέργειας και ακόμη και με λάδι κινητήρα.
- Ακόμη και μια μικρή διαρροή υδρογόνου σε επαφή με θερμαινόμενη πολλαπλή θα προκαλέσει πυρκαγιά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο σήμερα, κατά τη δημιουργία κινητήρων υδρογόνου, χρησιμοποιούνται μόνο περιστροφικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας, καθώς μειώνουν τον κίνδυνο πυρκαγιάς λόγω της μεγαλύτερης απόστασης μεταξύ των πολλαπλών εισαγωγής και εξάτμισης.
Παρ 'όλα αυτά, τα περισσότερα από τα προβλήματα έχουν επιλυθεί μέχρι τώρα, όχι μόνο σε περιστροφικές εγκαταστάσεις, αλλά και σε κινητήρες που χρησιμοποιούν μηχανισμούς εμβόλου, γεγονός που επιτρέπει στο υδρογόνο να παραμείνει η πιο ελπιδοφόρα αντικατάσταση βενζίνης / ντίζελ.
Τα κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των κινητήρων υδρογόνου
Τα κύρια πλεονεκτήματα που έχουν οι κινητήρες υδρογόνου:
- υψηλό επίπεδο φιλικότητας προς το περιβάλλον, αφού οι υδρατμοί είναι το προϊόν της καύσης του. Όταν καίγεται το υδρογόνο, καίει και το λάδι κινητήρα, ωστόσο, η ποσότητα των τοξικών καυσαερίων είναι αρκετές φορές μικρότερη από όταν καίγεται βενζίνη ή "βαρύ" καύσιμο.
- υψηλή απόδοση, η οποία είναι αρκετές φορές υψηλότερη από εκείνη των κλασικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν με καύσιμο ντίζελ ή βενζίνης.
- σχετική δομική απλότητα, καθώς και η απουσία ακριβών και αναξιόπιστων συστημάτων παροχής καυσίμου, τα οποία είναι επίσης επικίνδυνα.
- αθόρυβη.
Παρά τα σημαντικά πλεονεκτήματα, οι κινητήρες υδρογόνου έχουν αρκετά μειονεκτήματα:
- υψηλή τιμή και πολυπλοκότητα απόκτησης καθαρού υδρογόνου ·
- μη ανεπτυγμένη υποδομή σταθμών ανεφοδιασμού με δυνατότητα ανεφοδιασμού με υδρογόνο ·
- έλλειψη διεθνών προτύπων για τη μεταφορά και τη χρήση καυσίμων υδρογόνου ·
- υψηλό κόστος εξαρτημάτων καυσίμου και συντήρηση κινητήρων υδρογόνου ·
- δυσκολίες που σχετίζονται με την αποθήκευση καυσίμου υδρογόνου. Οι επιστήμονες ακόμη δεν έχουν καταλήξει σε έναν κοινό παρονομαστή σχετικά με το υλικό που πρέπει να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή δεξαμενών για την αποθήκευση καύσιμου υδρογόνου.
- αύξηση της συνολικής μάζας του αυτοκινήτου λόγω της παρουσίας ενός κινητήρα υδρογόνου, ο οποίος είναι αισθητά βαρύτερος από τους πλέον διαδεδομένους κινητήρες βενζίνης και ντίζελ.
Επιπλέον, οι κύλινδροι υδρογόνου πρέπει να ελέγχονται και να πιστοποιούνται τακτικά, κάτι που μπορεί να γίνει μόνο από ειδικευμένους και αδειοδοτημένους τεχνικούς.
Τα πιο δημοφιλή αυτοκίνητα με κινητήρα εσωτερικής καύσης υδρογόνου
Στη φωτογραφία: Riversimple Rasa
Παρά το γεγονός ότι οι επιστήμονες συνεχίζουν να προβληματίζονται για τα τρέχοντα προβλήματα που σχετίζονται με τη χρήση κινητήρων υδρογόνου, ο αριθμός των αυτοκινήτων με καύσιμο υδρογόνο συνεχίζει να αυξάνεται. Τα πιο διάσημα αυτοκίνητα με υδρογόνο είναι:
- Toyota Mirai FCV - το αυτοκίνητο έκανε το πρώτο του ντεμπούτο το 2013, αλλά κυκλοφόρησε μόνο το 2015. Οι κύλινδροι που ήταν διαθέσιμοι σε αυτό παρείχαν "εμβέλεια" περίπου 500 χλμ.
- BMW 750hL, μια πρωτότυπη έκδοση της οποίας εμφανίστηκε το 2000. Το όχημα είναι εξοπλισμένο με ειδική δεξαμενή υδρογόνου, το απόθεμα του οποίου είναι αρκετό για να καλύψει μια απόσταση 300 χιλιομέτρων.
- Το Honda Clarity είναι ένα άλλο αυτοκίνητο που χρησιμοποιεί υδρογόνο αντί για κλασικό καύσιμο. Τα κύρια πλεονεκτήματα του μοντέλου είναι η θεαματική του εμφάνιση και ένα εντυπωσιακό, σύμφωνα με τα πρότυπα των αυτοκινήτων υδρογόνου, ένα απόθεμα ισχύος 589 χλμ.
- Το Riversimple Rasa είναι ένα μικρό αυτοκίνητο υδρογόνου που προέρχεται από το Ηνωμένο Βασίλειο. Το κύριο χαρακτηριστικό του ήταν το χαμηλό του βάρος (λίγο περισσότερο από 500 κιλά) και ένα εντυπωσιακό απόθεμα ισχύος - περίπου 500 χιλιόμετρα.
Επιπλέον, οι κατασκευαστές συνεχίζουν να παρουσιάζουν πρωτότυπα αυτοκίνητα υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένου του Audi H-tron Quattro, του υδρογόνου Mercedes GLC, του φορτηγού Nikola One της Nikola Motor, του supercar H2 Speed από τον σχεδιαστικό οίκο Pininfarina και πολλά άλλα.
Συμπέρασμα
Παρά τα πολλά μειονεκτήματα, το υδρογόνο μπορεί να γίνει η πιο ελπιδοφόρα πηγή καθαρής ενέργειας για τα επόμενα 30-40 χρόνια. Απλώς πρέπει να βρούμε μια αποτελεσματική μέθοδο για την παραγωγή υδρογόνου και να αναπτύξουμε μια υποδομή για την παράδοσή του στον τελικό καταναλωτή, και τότε η ανθρωπότητα θα ξεχάσει για πάντα όχι μόνο το καύσιμο, αλλά και την περιβαλλοντική κρίση.
