氫發動機。 工作原理和缺點

內燃機並沒有作為單獨的動力總成出現。 相反，經典電動機是熱機改進和改進的結果。 了解一下我們習慣在汽車引擎蓋下看到的組件如何逐漸出現。 在另一篇文章中.

但是，當第一輛配備內燃機的汽車問世時，人類得到了一種自走式車輛，不需要不斷地進食，就像馬一樣。 自1885年以來，電動機發生了許多變化，但是一個缺點仍然沒有改變。 在汽油（或其他燃料）和空氣的混合物燃燒期間，釋放出太多有害物質，污染了環境。

如果在無人駕駛汽車問世之前，歐洲國家的建築師擔心大城市會淹死在馬糞裡，那麼今天的大城市居民就會呼吸骯髒的空氣。

嚴格的運輸環境標準正迫使汽車製造商開發更清潔的動力總成。 因此，許多公司對以前創建的Anjos Jedlik技術產生了興趣，Anjos Jedlik是一種電動牽引自行式手推車，最早於1828年問世。 如今，這項技術已經在汽車領域確立了牢固的地位，以至於您不會對使用電動汽車或混合動力汽車的人感到驚訝。

但是真正令人鼓舞的是發電廠，其唯一的釋放是飲用水。 這是氫引擎。

什麼是氫發動機？

這是一種使用氫氣作為燃料的發動機。 使用該化學元素將減少碳氫化合物資源的消耗。 對這種裝置感興趣的第二個原因是減少了環境污染。

根據運輸中將使用哪種類型的電動機，其操作將不同於傳統的內燃機或相同。

簡史

氫內燃機的出現與ICE原理的發展和完善是在同一時期出現的。 一位法國工程師和發明家設計了自己的內燃機。 他在開發過程中使用的燃料是氫氣，它是H電解產生的結果₂答：1807年，第一輛氫氣汽車出現了。

艾薩克·德里瓦茲（Isaac De Rivaz）在1807年申請了一項專利，該專利用於開髮用於軍事裝備的拖拉機。 他建議使用氫氣作為動力裝置之一。

動力單元是活塞，其點火是由於氣缸中形成了火花。 沒錯，發明家的第一個創造需要手動產生火花。 短短兩年後，他完成了工作，第一台自行式氫燃料汽車誕生了。

但是，當時，發展並不重要，因為天然氣不像汽油那樣容易獲得和儲存。 從1941年下半年開始，在列寧格勒實際使用氫電機。 雖然，我們必須承認這些並非僅是氫單元。 這些是普通的GAZ內燃機，但沒有燃料，但是當時有大量的汽油，因為它們是由氣球提供燃料的。

在80年代上半葉，不僅歐洲，而且美國，俄羅斯和日本的許多國家都開始嘗試這種安裝方式。 因此，在1982年，在Kvant工廠和RAF汽車企業的共同努力下，出現了一種結合了氫和空氣的混合電動機，並使用了5 kW / h的電池作為能源。

從那時起，許多國家都在嘗試將“綠色”車輛引入其模型生產線，但是在大多數情況下，此類車輛要么仍屬於原型類別，要么具有非常有限的版本。

它是如何工作的

由於今天有許多此類運轉的電動機，制氫廠在每種情況下都將根據其自身原理運行。 考慮一種可以替代傳統內燃機的改進方式。

在這種電動機中，肯定會使用燃料電池。 它們是一種激活電化學反應的發生器。 在設備內部，氫被氧化，反應的結果是釋放出電，水蒸氣和氮。 在這樣的設備中不會排放二氧化碳。

基於相似單元的車輛是同一輛電動汽車，只是其中的電池要小得多。 燃料電池產生足夠的能量來運行所有車輛系統。 唯一的警告是，從過程開始到產生能量，大約需要2分鐘。 但是，安裝的最大輸出將在系統預熱後開始，這需要花費一刻鐘到60分鐘的時間。

這樣一來，發電廠就不會徒勞地工作，也不必事先準備運輸所需的行程，只需在其中安裝常規電池即可。 在行駛過程中，由於能量回收而對其進行充電，並且僅在啟動汽車時才需要。

這種汽車裝有不同容積的氣缸，氫氣被泵入其中。 根據行駛模式，汽車的大小和電氣設備的功率，一千克汽油足以滿足100公里的行駛距離。

氫發動機類型

儘管氫引擎進行了多種修改，但它們都分為兩種：

• 帶燃料電池的單元類型；
• 改裝的內燃機，適合在氫氣下運行。

讓我們分別考慮每種類型：它們的功能是什麼。

基於氫燃料電池的發電廠

燃料電池基於電池原理，在其中發生電化學過程。 氫類似物之間的唯一區別是其效率更高（在某些情況下，超過45％）。

燃料電池是一個單腔，其中放置了兩個元素：陰極和陽極。 兩個電極均塗有鉑（或鈀）。 膜位於它們之間。 它將空腔分為兩個腔室。 將氧氣與陰極一起供應到型腔，將氫氣供應給第二個腔。

結果，發生化學反應，其結果是氧和氫分子與電的釋放結合。 該方法的副作用是釋放出水和氮。 燃料電池電極連接到汽車的電路，包括電動機。

氫內燃機

在這種情況下，儘管該發動機被稱為氫氣，但其結構與傳統ICE相同。 唯一的區別是燃燒的不是汽油或丙烷，而是氫氣。 如果將氫氣填充到鋼瓶中，則會出現一個問題-這種氣體會使傳統設備的效率降低約60％。

以下是在不升級發動機的情況下改用氫氣的其他一些問題：

• 壓縮HTS時，氣體將與製造燃燒室和活塞的金屬發生化學反應，而且發動機油經常也會發生這種反應。 因此，在燃燒室中形成了另一種化合物，這種化合物的特徵不是很好的燃燒能力。
• 燃燒室中的間隙必須是完美的。 如果燃油系統的某處洩漏最少，則氣體與熱物體接觸時很容易點燃。

本田 Clarity 發動機

由於這些原因，在旋轉發動機中使用氫作為燃料更為實用（請閱讀以下內容）。 這裡）。 這些單元的進氣和排氣歧管彼此分開放置，因此進氣處的氣體不會加熱。 盡其所能，同時對引擎進行現代化改造，以規避使用更便宜，更環保的燃料的問題。

燃料電池的使用壽命有多長？

如今，在全世界範圍內，這種汽車都非常稀有，而且還不是系列產品，很難說出這種能源具有什麼資源。 工匠在這方面還沒有經驗。

唯一可以說的是，根據豐田代表的說法，他們量產車 Mirai 的燃料電池能夠不間斷地產生高達 250 萬公里的能量。 在此里程碑之後，您需要監控設備的有效性。 如果其性能明顯下降，則在授權服務中心更換燃料電池。 誠然，人們應該期望該公司將為此程序花費可觀的金額。

哪些公司已經或將要製造氫能汽車？

許多公司都在從事環保型動力裝置的開發。 以下是汽車品牌，在其設計部門中已經有工作選項，可以串聯使用：

• 梅賽德斯-奔馳是GLC F-Cell跨界車，2018年宣布開始銷售，但目前只有少數德國企業和部委收購。 氫燃料電池牽引車的原型機GenH2最近發布。
• 現代——兩年前推出的 Nexo 原型車；
• 寶馬是氫氫7的原型，從裝配線上發布。 100份的批次還停留在實驗階段，但這已經是東西了。

在美國和歐洲都可以購買的庫存汽車中，分別有豐田和本田的Mirai和Clarity車型。 對於其他公司，此開發仍處於繪圖版本中，或處於非工作狀態。

豐田未來

本田Clarity

氫動力汽車要多少錢？

氫能汽車的成本是可觀的。 其原因是構成燃料電池電極的貴金屬（鈀或鉑）。 另外，現代汽車配備了無數的安全系統和穩定的電子元件操作，這也需要物質資源。

儘管這種汽車的維修（直到更換燃料電池）並不比最新一代的普通汽車貴很多。 有一些國家贊助氫氣生產，但是即使考慮到這一點，您也必須平均每公斤天然氣支付11半美元。 根據發動機的類型，這對於大約一百公里的距離就足夠了。

為什麼氫能汽車比電動汽車更好？

如果您使用帶有燃料電池的製氫廠，那麼這種汽車將與我們在路上看到的電動汽車完全相同。 唯一的區別是，電動汽車是通過網絡或加油站的終端充電的。 氫運輸本身為自己發電。

至於這種汽車的成本，它們更昂貴。 例如，基本配置的特斯拉車型的起價為45萬美元。 從日本購買的氫類似物的價格為57立方米。 另一方面，巴伐利亞人以“綠色”燃料出售他們的汽車，價格為50萬美元。

如果考慮到實用性，那麼在停車場中給汽車加油（大約需要五分鐘）要比等待半小時（快速充電，這不適用於所有類型的電池）容易。 這是製氫廠的優點。

另一個優點是燃料電池不需要特別維護，並且它們的工作壽命相當長。 至於電動汽車，由於其充放電週期很多，因此需要在大約五年內更換其龐大的電池。 在霜凍中，電動汽車中的電池放電比夏天快得多。 但是，氫氧化反應中的元素不受此影響並穩定地發電。

氫能汽車的前景如何？何時出現在道路上？

在歐洲和美國，已經可以找到氫氣車。 但是，它們仍然屬於好奇類別。 如今，前景不多。

這種運輸方式不會很快填滿所有國家的道路的主要原因是缺乏生產能力。 首先，必須建立氫氣生產。 此外，有必要達到這樣的水平：除了對環境友好之外，它也是大多數駕駛者可用的燃料。 除了產生這種氣體外，還必須組織其運輸（儘管為此，您可以安全地使用甲烷的運輸公路），並為許多加氣站配備適當的碼頭。

其次，每個汽車製造商都必須認真現代化生產線，這需要大量投資。 在由於全球流行病爆發而導致的不穩定經濟中，很少有人會冒這樣的風險。

如果您看一下電力運輸的發展速度，那麼普及過程就會很快發生。 然而，電動汽車普及的原因是節省燃料的能力。 這通常是購買它們的第一個原因，而不是為了保護環境。 就氫氣而言，將無法省錢（至少現在是這樣），因為要花費更多的能源來生產氫氣。

氫發動機的優點和主要缺點

因此，讓我們總結一下。 氫燃料發動機的優勢包括以下因素：

• 環保排放；
• 動力單元靜音運行（電力牽引）；
• 在使用燃料電池的情況下，不需要經常維護；
• 快速加油；
• 與電動汽車相比，推進系統和能源即使在低溫下也能更穩定地運行。

儘管不能稱其為新穎性，但是它仍然存在許多缺點，促使普通駕駛者謹慎地看待它。 這裡是其中的一些：

• 為了使氫氣點燃，它必須處於氣態。 這帶來了一定的困難。 例如，需要特殊的昂貴壓縮機來壓縮輕氣體。 由於燃料極易燃燒，因此還存在適當存儲和運輸燃料的問題。
• 氣缸將被安裝在汽車上，需要定期檢查。 為此，駕駛員將需要參觀專門的中心，這是額外的費用；
• 氫能汽車不使用巨大的電池，但是，安裝仍然很輕，這極大地影響了汽車的動力特性。
• 氫氣-點燃時火花很少，因此，涉及此類汽車的事故將引起嚴重爆炸。 由於某些駕駛員對自己的安全和其他道路使用者的生活不負責任，因此這些車輛尚不能釋放到道路上。

考慮到人類在清潔環境中的利益，應該期望在完成“綠色”運輸問題上取得突破。 但是，一旦發生這種情況，只有時間會證明一切。

同時，觀看Toyota Mirai上的視頻評論：

氫的未來？ Toyota Mirai - 全面審查和規格 | LiveFEED®

問題與解答：

為什麼氫發動機很危險？ 在氫混合物燃燒期間，發動機比在汽油燃燒期間升溫更多。 因此，活塞、閥門和裝置過載的可能性很高。

如何給氫燃料汽車加油？ 這種汽車以氣態（液化或壓縮氣體）氫為燃料。 為了儲存燃料，它被壓縮到350-700個大氣壓，溫度可以達到-259度。

氫內燃機是如何工作的？ 汽車配備了一種電池。 氧氣和氫氣通過特殊的板。 結果是與釋放水蒸氣和電的化學反應。