Авто с водородным двигателем: как это работает?
Вы задумывались о том, сможет ли гибрид, подключаемый гибрид или полностью электрический автомобиль вписаться в вашу жизнь вместо обычного бензинового или дизельного авто? Наверное, да. Однако есть еще один вариант, который вы, вероятно, не рассматривали - автомобиль на водородных топливных элементах. Он может стать популярным в будущем и превратиться в конкурента электромобиля.
На данный момент технология все еще находится в зачаточном состоянии, несмотря на то, что модели уже доступны. Toyota Mirai, пожалуй, самый известный автомобиль на водороде. Еще есть внедорожник Hyundai Nexo и седан Honda Clarity FCV. BMW тоже работает над технологией - BMW i Hydrogen NEXT должен поступить в продажу ограниченным тиражом в 2022 году.
Как работает автомобиль на водородных топливных элементах?
Автомобиль на водородных топливных элементах похож на электромобиль в том смысле, что использует водород для зарядки бортовых аккумуляторов. Аккумуляторы приводят в действие электродвигатель, вращающий колеса.
Для обычного пользователя это означает, что нужно залить водород в топливный бак на обычной заправочной станции. Дальше машина будет использовать его для производства электроэнергии, которая приводит приводит в движение колеса.
Автомобили на водородных топливных элементах немногочисленны. В продаже есть всего несколько моделей. Тем не менее, эта технология рассматривается некоторыми производителями как один из ответов на климатический кризис планеты.
Как устроен водородный топливный бак?
Автомобиль имеет бак, который можно за несколько минут наполнить сжатым водородом. Когда этот химический элемент проходит через «пакет топливных элементов», вырабатывается электричество для аккумуляторов и двигателя.
Пакет топливных элементов - это, по сути, трехмерная проволочная сетка в жидкости, которая запускает реакцию. Она имеет положительно заряженный анод на одном конце и отрицательно заряженный катод на другом.
Атомы водорода расщепляются на протоны и электроны. Протоны соединяются с воздухом, образуя водяной пар, а электроны поступают в автомобильные аккумуляторы, которые затем приводят в действие колеса с помощью двигателя.
На высоких скоростях электричество, производимое водородом, может приводить в действие двигатель напрямую, а не накапливаться в аккумуляторе. Более того, для сильного ускорения батареи и водород могут питать его одновременно.
Чем авто на водороде лучше электромобиля?
Прелесть автомобилей на водородных топливных элементах в том, что у них фактически есть собственная электростанция для подзарядки батарей. Кроме того, в отличие от чистых электромобилей, на зарядку которых могут уйти часы, транспортное средство на водороде можно заправить за считанные минуты. Это делает машину гораздо практичнее для длительных путешествий и придает больше схожести с бензиновыми и дизельными ДВС.
Чем автомобили с водородными двигателями лучше ДВС?
Бензиновые и дизельные автомобили явно нежизнеспособны в будущем, поскольку мы не можем вечно полагаться на ископаемое топливо. Даже если сбрасывать со счетов производимые ДВС выбросы (а мы не должны этого делать), ресурсы ограничены.
Поскольку водород не иссякнет - это самый распространенный элемент во Вселенной, - автомобили на водородных топливных элементах выглядят как хорошее решение. Кроме того, они выбрасывают только воду из выхлопной трубы (хотя завод, который сжимает водород для использования в автомобилях, производит выбросы) и почти бесшумны, так как приводятся в движение электромоторами.
Продажи серийного водородного седана Toyota Mirai стартовали в Японии в 2020 году.
Почему же тогда мы еще не ездим на автомобилях на водородных топливных элементах?
Водородные автомобили выполняют очень хитроумный химический трюк, но у них есть и недостатки.
Во-первых, технология делает их дорогими: машинам приходится покрывать производственные расходы, несмотря на небольшое количество покупателей.
Во-вторых, есть проблема заправки. Водородных станций очень мало. Этот химический элемент трудно транспортировать и хранить по сравнению с обычным ископаемым топливом.
В третьих, многие думают, что технология делает машину очень опасной. Но, разве вы не заправляете машину легковоспламеняющимся бензином все время без проблем?
Однако эти проблемы понятны, потому что новые технологии требуют отважных «первопроходцев», которые прокладывают путь для остальных. Со временем появляется инфраструктура и расходы сокращаются.
Самая сложная задача возникает с производством водородного топлива. Несмотря на его изобилие, химический элемент составляет всего одну часть на миллион нашей атмосферы. На поверхности планеты имеется огромное количество водорода, но большая его часть находится в химических соединениях, таких как вода и, по иронии судьбы, сырая нефть.
Это означает, что необходимо производить водородное топливо в промышленных масштабах. Неизвестно, станет ли технология популярной в ближайшем будущем, но вспомните Toyota Prius. Модель была выпущена еще в 1997 году и стала пионером в области гибридных технологий. Сейчас это самый продаваемый гибрид в мире. Теперь у каждого бренда в линейке гибрид или полностью электрический автомобиль.
