Какой принцип работы водородного двигателя

Водородные двигатели У обычного ДВС есть масса недостатков, поэтому специалисты уже давно ведут поиски достойной альтернативы ему. Появление электродвигателей в свое время было гигантским шагом вперед, но техника постоянно развивается, и в 1997 году появились еще и водородные двигатели. С их помощью удастся решить проблемы, связанные с ценами на топливо и экологической безопасностью. Откуда появились водородные ДВС В 70-х в мире разразился энергетический кризис, что подвигло ученых заняться поиском альтернативы бензину.

Резервуары АЗС Shell в Гамбурге вмещают почти 30 тонн сжиженного природного газа, что позволит обслуживать свыше 200 грузовых автомобилей в день. Автомобиль Toyota Mirai, уже продающийся и в России, стал первой в мире автомоделью с водородным двигателем в серийном производстве. Сегодня автомобили с водородными двигателями выпускают и другие производители, такие как Hyundai. Принцип работы водородного двигателя Принцип работы водородного двигателя состоит в следующем.

Toyota Mirai

Первый в мире серийный автомобиль поступит в продажу в конце 2014 года [21] : Toyota Mirai — водородный гибридный автомобиль на топливных элементах. Один килограмм водорода считают равным по энергетической ценности одному галлону 3,78 л бензина [22]. Железнодорожный транспорт[ править править код ] Железнодорожные двигательные установки должны развивать довольно большую мощность, тогда как компактность железнодорожных двигательных установок менее важна чем на автомобильном транспорте.

Железнодорожный транспорт представляет собой огромный рынок сбыта для силовых установок на водородных топливных элементах. В США эксплуатация локомотива на водородных топливных элементах мощностью 2 тыс.

Локомотив создавался с 2003 года при участии Министерства обороны США DoD для нетактических военных целей и коммерческого использования [25]. В Дании водородный поезд курсирует между городами Vemb, Lemvig и Thyboron.

Проект получил название Danish Hydrogen Train Project [26]. Разработки водородного железнодорожного подвижного состава также ведутся в Японии компаниями Hitachi [27] и Kinki Sharyo [28]. Институт транспорта и инфраструктурных систем Fraunhofer Германия создал прототип гибрида трамвая и автобуса. AutoTram оснащен водородным топливным элементом и маховиком, который заряжается при торможении и разгоняет вагон при старте.

Прототип имеет длину 18 метров, но институт заявляет, что возможно создание 56-метровых вагонов вместимостью на 300 пассажиров.

К 2021 г. Производит водород на борту из энергии ветра. В ассоциацию вошли 120 организаций. Цели ассоциации: разработка планов применения водорода на морском транспорте, установление контактов для совместных исследовательских проектов, определение приоритетов для развития, преодоление барьеров, разработка кодов, стандартов и правил использования водородных технологий в морских приложениях.

В Германии производятся подводные лодки класса U-212 с топливными элементами производства Siemens AG. Под водой лодка работает на водороде и практически не производит шумов. Испанская судостроительная компания Navantia, S. Водород производится на борту подводной лодки из этанола. S-80 предназначены для охраны побережья.

Применение водородных топливных элементов позволит сократить уровень шумов, и увеличить время нахождения под водой. Эксплуатация Zemships началась летом 2008 года. Исландия планирует перевести на водород все рыболовецкие суда. Для производства водорода будет использоваться геотермальная энергия и энергия ГЭС. Первый пилотируемый полёт самолёта с силовой установкой на PEM топливных элементах мощностью 20 кВт.

Проект разрабатывался компанией Boeing и группой европейских компаний. Fraunhofer Institute Германия разрабатывает беспилотный вертолёт с силовой установкой на водородных топливных элементах. Также беспилотные летательные аппараты на топливных элементах разрабатываются компаниями США и Израиля.

Наиболее активно водородные топливные элементы устанавливаются на складские вилочные погрузчики. Чуть менее половины новых топливных элементов, установленных в 2006 году на транспортные средства, были установлены на складские погрузчики.

Замена аккумуляторных батарей на топливные элементы позволит значительно сократить площади, занимаемые аккумуляторными цехами. Для обслуживания аккумуляторов 12 погрузчиков требуется 370 кв. На заправку водородом одного погрузчика требуется всего около 2 минут. Аккумуляторы меняются по 300 раз в сутки. В 2009 году в США начался активный перевод складских погрузчиков на водород.

Другие виды транспорта[ править править код ] Велосипед с водородными топливными элементами производства китайской компании Shanghai Pearl. Экспорт в Испанию начался в мае 2008 года. Водородные топливные элементы устанавливаются на велосипеды , мотоциклы , скутеры , подводные лодки и др.

Бортовое питание[ править править код ] Этот раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности. Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. Подробности могут быть на странице обсуждения.

Водородные топливные элементы могут использоваться и для бортового питания самолётов, морских судов, крупных грузовиков. Для бортового питания могут применяться SOFC -топливные элементы. В 2006 году производители топливных элементов совместно с Европейским Агентством Авиационной Безопасности EASA начали разрабатывать стандарты сертификации топливных элементов для самолётов. Проект работает над снижением веса и размеров топливных элементов мощностью 400—600 кВт.

Первые лётные испытания установки для бортового питания на водородных топливных элементах мощностью 20 кВт. Использование силовых установок на водородных топливных элементах на самолётах позволит снизить уровень шума, потребление топлива и выбросы экологически опасных газов. Boeing также разрабатывает SOFC -топливные элементы для бортового питания. Силовая установка мощностью 440 кВт. Боинг планирует завершить разработки к 2015 году [ источник не указан 2288 дней ]. В марте 2008 года во время экспедиции STS-123 шаттла Endeavour топливные элементы производства компании UTC Power преодолели рубеж в 100 тысяч операционных часов в космосе [41].

Водородные топливные элементы производят энергию на борту шаттлов с 1981 года. Факторы, сдерживающие внедрение водородных технологий[ править править код ] отсутствие водородной инфраструктуры частично эту проблему можно разрешить в частности устройством домашних заправок при частных жилых домах. Поэтому в разработанных на сегодняшний день автомобилях замена топлива на водород приводит к значительному уменьшению объёма багажника. Для других классов автомобилей автобусов, грузовых автомобилей, разнообразных специальных автомашин проблема увеличения габаритов транспортного средства не столь остра.

В частности, на автобусах топливные элементы могут размещаться на крыше кузова, подобно тому, как это делается, например, с троллейбусным электрооборудованием. Опасность водородного топлива[ править править код ] Опасность использования водорода как топлива связана с двумя факторами: высокой летучестью водорода, из-за которой он проникает через очень небольшие зазоры, и лёгкость воспламенения [6].

С другой стороны, при пробое топливного бака бензин разливается лужей по поверхности, тогда как водород улетучивается в виде направленной струи [42]. Однако есть опасность заполнения замкнутого пространства салона автомобиля водородом. В результате взрыва не было погибших, однако воздействие взрыва было столь велико, что ощущалось как землетрясение в радиусе 28 километров [43]. До установления причин взрыва компании Toyota и Hyundai приостановили продажу своих водородных автомобилей [44] , а все водородные заправки в Норвегии были закрыты [45].

Водород более опасен, чем бензин, так как горит в смеси с воздухом в более широком диапазоне концентраций. Бензин не горит при лямбда менее 0,5 и более 2, в отличие от водорода. Но водород, хранящийся в баках при высоком давлении, в случае пробоя бака очень быстро испаряется. К примеру, бак из нанотрубок, заполненных водородом.

Но всё равно это в целом удорожает весь цикл эксплуатации транспортного средства, ложась расходами на плечи потребителя. Водородная силовая установка на базе традиционного ДВС значительно сложнее и дороже в обслуживании, чем обычный ДВС особенно дизельный. По данным Массачусетского технологического института, эксплуатация водородного автомобиля на данном этапе развития водородных технологий обходится в сто раз дороже, чем бензинового.

Пока нет достаточного опыта эксплуатации водородного транспорта. Нет возможности быстрой дозаправки в пути из канистры или от другого автомобиля. Для заправки водородом требуется построить сеть заправочных станций. Для заправочных станций, заправляющих автомобили жидким водородом, стоимость оборудования выше, чем для заправочных станций, заправляющих автомобили жидким топливом бензином, этанолом и дизельным топливом.

Цена 8 евро за литр 500 руб. Летучесть водорода самая высокая среди газов. Таким образом, водород трудно сохранить в жидком виде, это затрудняет хранение водорода, транспортировку и использование в баке, так как топливо полностью испарится из бака за короткое время. За девять дней испаряется полбака топлива BMW Hydrogen [48] В настоящий момент водород производится путём расхода значительного количества электроэнергии [49].

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Водород 4 (Как работают машины. Мотоцикл на водороде.)

При этом принцип трансформации возвратно-поступательных. Водород может использоваться в качестве топлива в В этом случае снижается мощность двигателя до 82 % % в сравнении с Обычно для работы на водороде.

Как работают водородные автомобили Водородные автомобили: Принцип действия. В мире в последние годы наблюдается повышенный интерес к альтернативным источникам энергии. Не обошла эта тенденция и автопромышленность, которая является главным источником загрязнения атмосферы Земли. Мы знаем, что на смену обычным бензиновым автомобилям скорее всего придут гибриды и электрокары. Но не стоит сбрасывать со счетов и другие автомобили, которые могут работать на альтернативных источниках энергии. Это химическая реакция происходящая в водородном топливном элементе. Водородные автомобили, которые начала серийно выпускать автопромышленность, в качестве своего альтернативного источника топлива используют как известно, водород, который взаимодействуя с кислородом превращается в водяной пар, а в результате этого выделяется уже энергия. Эта энергия в водородном автомобиле обычно направляется либо на электродвигатели, либо на аккумуляторную батарею, которая затем и питает электродвигатель машины. На основе этой технологии возможно построить и двигатель внутреннего сгорания, который сможет работать на том же водороде и будет аналогичен моторам, которые работают на бензине. Преимущества Подобно электромобилям данные транспортные средства, что работают на водородном топливном элементе, не выделяют углекислого газа. В результате этого получается, что водородные автомобили не способствуют глобальному потеплению или загрязнению атмосферы воздуха. Нынешние водородные автомобили стали практически бесшумными, а это также является хорошим преимуществом перед автомобилями, которые оснащены двигателями внутреннего сгорания ДВС. К сожалению, но увы, в мире пока не существует оснащенных ДВС машин, которые работали бы совсем бесшумно. Водородные автомобили, в отличие от электрокаров и обычных бензиновых транспортных средств могут иметь более широкий диапазон работы, они более эффективны. Например, 1 грамм водорода выделяет в 3 раза больше энергии, чем грамм бензина. Заправка же водородного автомобиля происходит намного быстрее электрического авто. Кроме того, на полном баллоне заправленного водородом, автомобиль имеет гораздо больший запас хода, чем электрокар.

Первый в мире серийный автомобиль поступит в продажу в конце 2014 года [21] : Toyota Mirai — водородный гибридный автомобиль на топливных элементах.

Как работает и недостатки Авто компании разрабатывают новые виды двигателей для автомобилей будущего. Кто-то ставит ставку на электромоторы, а кто-то разрабатывает водородные двигатели. Рассмотрим водородный двигатель и его преимущества.

Toyota собирается расширять производство автомобилей с водородным двигателем

Принцип водородного двигателя Принцип водородного двигателя Хранение водорода обычно устроено в газообразной форме в баке, при этом бак должен быть испытан большим давлением. Принцип хранения водорода требует от бака высоких прочностных характеристик и он должен выдерживать давление до 300 бар. В связи с этим увеличивается масса водорода и повышаются требования к безопасности. Хранить водород можно также в сжиженном виде. Для этого используется криогенный бак.

Водородный транспорт

Плюсы и основные недостатки водородных двигателей Краткая история Несмотря на то, что сохранность окружающей среды только сейчас стала массовой проблемой, об изменении стандартного двигателя внутреннего сгорания ученые задумывались и раньше. Прошло несколько десятков лет, и в Англии выдали первый патент на водородный двигатель 1841 год , а в 1852 году немецкие ученые сконструировали ДВС, который мог работать на воздушно-водородной смеси. Чуть позже, во времена блокады Ленинграда, когда бензин был дефицитным продуктом, а водород имелся в достаточно большом количестве, техник Борис Шелищ предложил использовать для работы заградительных аэростатов воздушно-водородную смесь. После этого на водородное питание перевели все ДВС лебедок аэростатов, а общее число работающих на водороде машин достигало 600 единиц. В первой половине ХХ века интерес общественности к водородным двигателям был невелик, но с приходом топливно-энергетического кризиса 70-х годов ситуация резко изменилась. В частности, в 1879 году компания BMW выпустила первый автомобиль, который вполне успешно ездил на водороде без взрывов и водяного пара, вырывающегося из выхлопной трубы. Следом за BMW, в этом направлении начали работать другие крупные автопроизводители, и к концу прошлого столетия практически каждая уважающая себя автокомпания уже имела концепцию разработки машины на водородном топливе. Тем не менее, с окончанием нефтяного кризиса исчез и интерес общественности к альтернативным источникам топлива, хотя в наше время он снова начинает пробуждаться, подогреваемый защитниками экологии, борющимися за снижение токсичности выхлопных газов автомобилей. Более того, цены на энергоносители и желание обрести топливную независимость только способствуют проведению теоретических и практических исследований ученными многих стран мира.

Автор admin На чтение 2 мин.

Работая на водороде для выработки электроэнергии и выбрасывая в атмосферу только воду, Mirai обладает не только превосходными экологическими показателями, но и всеми характеристиками автомобиля следующего поколения: легкоузнаваемый дизайн, удовольствие от превосходной управляемости, достигаемой за счет низкого центра тяжести, и тихий, но мощный разгон электромотором. Научно-техническая революция В автомобиле Mirai система топливных элементов Toyota TFCS используется в сочетании с гибридными технологиями и включает в себя новую батарею топливных элементов и водородные баллоны высокого давления собственной разработки. Принцип работы TFCS экономичнее двигателей внутреннего сгорания и выбрасывает в атмосферу меньше CO2 и выхлопных газов во время движения. Водородный автомобиль также не уступает бензиновым автомобилям по удобству, имеет большой запас хода и заправляется за три минуты.

Водородный двигатель. Как работает и недостатки

.

Устройство современного двигателя

.

Водородный двигатель

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Водородный TOYOTA MIRAI 2018. Шоурум в Токио
Похожие публикации