Na autě běží vodíkový motor. Auta poháněná vodíkem. Vodíkové palivové články v terénu

Mnoho majitelů automobilů hledá způsoby, jak ušetřit palivo. Vodíkový generátor pro auto tento problém radikálně vyřeší. Zpětná vazba od těch, kteří toto zařízení nainstalovali, naznačuje výrazné snížení nákladů při provozu vozidel. Takže téma docela zajímavé. Níže budeme hovořit o tom, jak vyrobit generátor vodíku na vlastní pěst.

ICE na vodíkové palivo

Již několik desetiletí se hledají způsoby, jak upravit motory vnitřní spalování pro plný nebo hybridní provoz na vodíkové palivo. Ve Velké Británii byl v roce 1841 patentován motor běžící na směs vzduchu a vodíku. Koncern Zeppelin používal na počátku 20. století jako pohon svých slavných vzducholodí spalovací motory na vodík.

Rozvoji vodíkové energie napomohla i globální energetická krize, která propukla v 70. letech minulého století. S jejím koncem se však na vodíkové generátory rychle zapomnělo. A to navzdory mnoha výhodám ve srovnání s konvenčním palivem:

• ideální hořlavost palivové směsi na bázi vzduchu a vodíku, která umožňuje snadné nastartování motoru při jakékoli okolní teplotě;
• velké uvolňování tepla při spalování plynu;
• absolutní ekologická bezpečnost - výfukové plyny se mění na vodu;
• rychlost spalování je 4krát vyšší ve srovnání se směsí benzínu;
• schopnost směsi pracovat bez detonace při vysokém kompresním poměru.

Hlavním technickým důvodem, který je nepřekonatelnou překážkou pro použití vodíku jako paliva pro vozidla, byla nemožnost vměstnat na vozidlo dostatečné množství plynu. Velikost palivová nádrž pro vodík bude srovnatelný s parametry samotného vozu. Vysoká výbušnost plynu by měla vyloučit možnost sebemenšího úniku. V kapalné formě je vyžadována kryogenní instalace. Tato metoda také není příliš proveditelná v autě.

Brownův plyn

Dnes si vodíkové generátory získávají oblibu mezi automobilovými nadšenci. To však není přesně to, o čem byla řeč výše. Elektrolýzou se voda přemění na tzv. Brownův plyn, který se přidává do palivové směsi. Hlavním úkolem, který tento plyn řeší, je úplné spálení paliva. To slouží ke zvýšení výkonu a snížení spotřeby paliva o slušné procento. Někteří mechanici dosáhli úspory 40 %.

Povrch elektrod má rozhodující význam pro kvantitativní výtěžek plynu. Pod vlivem elektrického proudu se molekula vody začne rozkládat na dva atomy vodíku a jeden kyslík. Při spalování se z takové směsi plynů uvolňuje téměř 4x více energie než při spalování molekulárního vodíku. Proto použití tohoto plynu ve spalovacích motorech vede k efektivnějšímu spalování palivové směsi, snižuje množství škodlivých emisí do atmosféry, zvyšuje výkon a snižuje množství spotřebovaného paliva.

Univerzální schéma generátoru vodíku

Pro ty, kteří nemají schopnost navrhovat, lze vodíkový generátor pro auto zakoupit od lidových řemeslníků, kteří zavádějí montáž a instalaci takových systémů. Dnes je takových nabídek mnoho. Náklady na jednotku a instalaci jsou asi 40 tisíc rublů.

Takový systém si ale můžete sestavit sami – není na tom nic složitého. Skládá se z několika jednoduchých prvků spojených do jednoho celku:

1. Zařízení pro elektrolýzu vody.
2. Zásobní nádrž.
3. Lapač vlhkosti z plynu.
4. Elektronická řídicí jednotka (modulátor proudu).

Níže je schéma, podle kterého můžete snadno sestavit vodíkový generátor vlastníma rukama. Výkresy hlavního zařízení produkujícího Brownův plyn jsou poměrně jednoduché a srozumitelné.

Obvod nepředstavuje žádnou inženýrskou složitost, může jej zopakovat každý, kdo ví, jak s nástrojem pracovat. U vozů se systémem vstřikování paliva je také nutné nainstalovat regulátor, který reguluje úroveň přívodu plynu do palivové směsi a je spojen s palubní počítač auto.

Reaktor

Množství produkovaného hnědého plynu závisí na ploše elektrod a jejich materiálu. Pokud se jako elektrody použijí měděné nebo železné pláty, reaktor nebude moci fungovat dlouhou dobu kvůli rychlé destrukci plátů.

Ideální vypadá použití titanových plechů. Jejich použití však několikrát zvyšuje náklady na sestavení jednotky. Za optimální se považuje použití desek z vysoce legované nerezové oceli. Tento kov je k dispozici, nebude obtížné jej koupit. Můžete také použít použitou nádrž z pračka. Jediným problémem bude vyříznutí plátů požadované velikosti.

Typy instalací

Dnes může být vodíkový generátor pro automobil vybaven třemi elektrolyzéry, které se liší typem, povahou provozu a výkonem:

První typ konstrukce je pro mnohé zcela dostačující karburátorové motory. Není potřeba instalovat složitý elektronický obvod pro regulátor výkonu plynu a samotná montáž takového elektrolyzéru není obtížná.

U výkonnějších vozů je vhodnější sestavit druhý typ reaktoru. A pro běžící motory motorová nafta a těžká nákladní vozidla používají třetí typ reaktoru.

Požadovaný výkon

Aby se skutečně ušetřilo palivo, musí generátor vodíku pro automobil vyrábět plyn každou minutu rychlostí 1 litr na 1000 zdvihového objemu motoru. Na základě těchto požadavků je zvolen počet desek pro reaktor.

Pro zvětšení povrchu elektrod je nutné povrch ošetřit brusným papírem v kolmém směru. Toto ošetření je extrémně důležité - zvětší pracovní plochu a zabrání „přilepení“ plynových bublin k povrchu.

To vede k izolaci elektrody od kapaliny a zabraňuje normální elektrolýze. Nezapomeňte také, že pro normální provoz elektrolyzéru musí být voda zásaditá. Běžná soda může sloužit jako katalyzátor.

Regulátor proudu

Generátor vodíku na autě zvyšuje jeho produktivitu během provozu. To je způsobeno uvolňováním tepla během elektrolýzní reakce. Pracovní tekutina reaktoru se zahřívá a proces probíhá mnohem intenzivněji. Pro řízení průběhu reakce se používá regulátor proudu.

Pokud ji nesnížíte, voda se může jednoduše vařit a reaktor přestane produkovat hnědý plyn. Speciální regulátor, který reguluje provoz reaktoru, umožňuje měnit produktivitu se zvyšující se rychlostí.

Modely karburátorů jsou vybaveny regulátorem s konvenčním spínačem pro dva provozní režimy: „Dálnice“ a „Město“.

Bezpečnost instalace

Mnoho řemeslníků umisťuje talíře do plastových nádob. Na tomhle byste neměli šetřit. Potřebujete nádrž z nerezové oceli. Pokud tam není, můžete použít design s otevřenými deskami. V druhém případě je nutné pro spolehlivý provoz reaktoru použít kvalitní proudový a vodní izolátor.

Je známo, že teplota spalování vodíku je 2800. Jedná se o nejvýbušnější plyn v přírodě. Brownův plyn není nic jiného než „výbušná“ směs vodíku. Proto generátory vodíku silniční doprava vyžadovat vysoce kvalitní montáž všechny součásti systému a přítomnost senzorů pro sledování průběhu procesu.

Snímač teploty pracovní kapalina, tlak a ampérmetr nebudou při návrhu instalace nadbytečné. Zvláštní pozornost by měla být věnována vodnímu uzávěru na výstupu z reaktoru. Je to životně důležité. Pokud se směs vznítí, takový ventil zabrání šíření plamene do reaktoru.

Generátor vodíku pro vytápění obytných a výrobní prostory, fungující na stejných principech, se vyznačuje několikanásobně vyšší produktivitou reaktoru. V takových instalacích představuje absence vodního uzávěru smrtelné nebezpečí. Aby byl zajištěn bezpečný a spolehlivý provoz systému, doporučuje se také vybavit generátory vodíku na automobilech takovým zpětným ventilem.

Bez konvenčního paliva se zatím neobejdete

Ve světě existuje několik experimentálních modelů, které pracují výhradně na hnědém plynu. Technická řešení však ještě nedospěla k dokonalosti. Takové systémy nejsou dostupné běžným obyvatelům planety. Proto se zatím automobiloví nadšenci musí spokojit s „řemeslným“ vývojem, který umožňuje snížit náklady na palivo.

Trochu o důvěřivosti a naivitě

Někteří podnikaví podnikatelé nabízejí k prodeji vodíkový generátor pro automobily. Mluví se o laserovém zpracování povrchu elektrod nebo o unikátních tajných slitinách, ze kterých jsou vyrobeny, speciálních vodních katalyzátorech vyvinutých ve vědeckých laboratořích po celém světě.

Vše závisí na schopnosti myšlenek takových podnikatelů vědecky létat. Důvěřivost z vás může udělat na vlastní náklady (někdy i ne malé) majitele zařízení, jehož kontaktní desky se po dvou měsících provozu zbortí.

Pokud se rozhodnete ušetřit peníze tímto způsobem, je lepší sestavit instalaci sami. Alespoň to nebude mít později koho obviňovat.

Z televizních obrazovek se dozvídáme, že množství ropy rychle ubývá a benzínová auta se brzy stanou věcí dávné minulosti. Ale není to tak úplně pravda.

Počet prokázaných zásob ropy skutečně není příliš velký. V závislosti na míře spotřeby mohou vydržet po dobu 50 až 200 let. Tyto statistiky však neberou v úvahu dosud neobjevená místa těžby ropy.

Ve skutečnosti je ropy na naší planetě více než dost. Další otázkou je, že se neustále zvyšuje náročnost jeho těžby, čímž se zvyšuje i cena. Navíc nelze slevit z environmentálního faktoru. Výfukové plyny velmi znečišťují životní prostředí a je potřeba s tím něco dělat.

Moderní věda vytvořil mnoho alternativních zdrojů energie, až po jaderný štěpný motor ve vašich autech. Ale většina z těchto technologií jsou stále koncepty bez skutečného uplatnění. Alespoň donedávna tomu tak bylo.

Každým rokem vyrábějí strojírenské společnosti stále více strojů na alternativní zdroje energie. Jedním z nejúčinnějších řešení je v této souvislosti vodíkový motor značky Toyota. Umožňuje úplně zapomenout na benzín, díky čemuž je auto šetrné k životnímu prostředí a levná doprava.

Vodíkové motory

Typy vodíkových motorů a jejich popis

Věda se neustále vyvíjí. Každý den se vymýšlejí nové koncepty. Ale jen ti nejlepší z nich ožívají. V současné době existují pouze dva typy vodíkových motorů, které mohou být nákladově efektivní a efektivní.

První typ vodíkového motoru běží na palivové články. Bohužel vodíkové motory tohoto typu jsou stále velmi drahé. Faktem je, že design obsahuje drahé materiály, jako je platina.

Druhý typ zahrnuje vodíkové spalovací motory. Princip fungování takových zařízení je velmi podobný modelům na propan. Proto jsou často přestavovány tak, aby běžely na vodík. Bohužel účinnost takových zařízení je řádově nižší než těch, které fungují na palivových článcích.

V tuto chvíli je těžké říci, která ze dvou technologií vodíkového motoru vyhraje. Každý má své pro a proti. V každém případě práce v tomto směru neustávají. Je tedy dost možné, že do roku 2030 bude možné auto s vodíkovým motorem koupit v jakémkoli autobazaru.

Princip fungování

Vodíkový motor pracuje na principu elektrolýzy. Tento proces probíhá ve vodě pod vlivem speciálního katalyzátoru. V důsledku toho se uvolňuje vodík. Jeho chemický vzorec další je NGO. Plyn nemá výbušné vlastnosti.

Důležité! Uvnitř speciálních nádob se plyn mísí se směsí paliva a vzduchu.

Součástí generátoru je elektrolyzér a zásobník. Proudový modulátor je zodpovědný za proces tvorby plynu. Pro zajištění nejlepší výsledky Ve vstřikovacích vodíkových motorech je instalován optimalizátor. Toto zařízení je zodpovědné za regulaci poměru směsi paliva a vzduchu a hnědého plynu.

Charakteristika katalyzátorů

Katalyzátory používané k vytvoření požadované reakce ve vodíkovém motoru mohou být tří typů:

1. Válcové plechovky. Jedná se o nejjednodušší konstrukci fungující na poměrně primitivním řídicím systému. Produktivita vodíkového motoru pracujícího s tímto katalyzátorem nepřesahuje 0,7 litru plynu za minutu. Takové systémy lze použít na vozech s vodíkovým motorem o objemu až jeden a půl litru. Zvýšení počtu plechovek umožňuje překročit tento limit.
2. Samostatné buňky. Předpokládá se, že tento typ katalyzátoru je nejúčinnější. Produktivita systému je více než dva litry plynu za minutu, účinnost je maximální.
3. Otevřené desky nebo suchý katalyzátor. Tento systém je navržen pro dlouhodobý provoz. Produktivita se pohybuje od jednoho do dvou litrů plynu za minutu. Otevřené uspořádání zajišťuje maximální účinnost chlazení.

Účinnost vodíkových motorů se každým rokem zvyšuje. Nyní se začínají uvádět do provozu hybridní zařízení fungující na vodík a benzín. Na druhé straně návrháři nepřestávají hledat nejúčinnější model katalyzátoru, který poskytuje ještě vyšší výkon.

DIY vodíkový motor

Generátor

Chcete-li vytvořit účinný vodíkový motor pro auto vlastníma rukama, musíte začít s generátorem. Nejjednodušší domácí generátor je uzavřená nádoba s kapalinou, do které jsou ponořeny elektrody. Pro takové zařízení stačí napájení 12 V.

Tvarovka se instaluje na kryt konstrukce. Odstraňuje směs vodíku a kyslíku. To je vlastně základ generátoru pro vodíkový motor, který je spojen se spalovacím motorem.

K vytvoření plnohodnotného systému budete potřebovat také přídavný pohon a baterii. Jako pouzdro je nejlepší použít vodní filtr, nebo si jej můžete koupit speciální instalace. Ten využívá válcové elektrody se zvýšenou produktivitou.

Jak vidíte, izolace potřebného plynu pro reakci není tak obtížná. Mnohem obtížnější je vyrobit jej v množství potřebném pro vodíkový motor. Pro zvýšení účinnosti je nutné použít měděné elektrody. V extrémních případech postačí nerezová ocel.

Během reakce musí být proud aplikován na různých úrovních. Bez elektronické jednotky se tedy neobejdete. Navíc musí být v zásobníku vždy určité množství vody, aby reakce proběhla za normálních podmínek. Systém automatického doplňování paliva ve vodíkovém motoru tento problém řeší. Intenzita elektrolýzy zajišťuje dostatečné množství soli.

Důležité! Pokud je voda destilovaná, nedojde k žádné elektrolýze.

Chcete-li vyrobit vodu pro vodíkový motor, musíte vzít 10 litrů kapaliny a přidat lžíci hydroxidu.

Konstrukce vodíkového motoru

Nejprve se musíte postarat o další nádrže a potrubí. Vodíkový motor potřebuje snímač hladiny vody, který je instalován uprostřed uzávěru. Tím se zabrání falešnému spouštění při pohybu nahoru a dolů. Je to on, kdo v případě potřeby dá příkaz systému automatického doplňování.

Zvláštní roli hraje snímač tlaku. Zapíná se při 40 psi. Jakmile vnitřní tlak dosáhne 45 psi, čerpání se vypne. Pokud je překročeno 50 psi, pojistka se vypne.

Pojistka pro vodíkový motor se musí skládat ze dvou částí: nouzového pojistného ventilu a průtržného kotouče. Trhací kotouč se aktivuje, když tlak dosáhne 60 psi, aniž by došlo k poškození systému.

Chcete-li odstranit teplo, musíte použít nejchladnější svíčku. Nevhodné jsou svíčky s platinovou špičkou. Platina je vynikající katalyzátor pro reakci vodíku a kyslíku.

Důležité! Zvláštní pozornost věnujte vytvoření ventilace klikové skříně pro vodíkový motor.

Elektrická část

Důležitou roli v elektrické schéma Vodíkový motor hraje časovač 555 Funguje jako generátor pulsů. Navíc jej lze použít k nastavení frekvence a šířky pulzu.

Důležité! Časovač má tři frekvenční rozsahy. Odpor rezistorů je do 100 ohmů. Spojení probíhá paralelně.

Deska vodíkového motoru musí mít dva 555 pulzní časovače. První musí mít větší kondenzátory. Výstup z větve 3 jde do druhého generátoru. On to vlastně zapíná.

Třetí výstup druhého časovače pulzního vodíkového generátoru je připojen k odporům 220 a 820 Ohmů. Tranzistor zesílí proud na požadovanou hodnotu. Za jeho ochranu je zodpovědná dioda 1N4007. Tím je zajištěn normální provoz celého systému.

Výsledky

V dnešní době již vodíkový motor není výplodem fantazie vědců, ale velmi reálným vývojem, který lze provádět nezávisle. Samozřejmě, že taková jednotka bude mít horší vlastnosti než tovární model. Úspory u spalovacích motorů ale budou stále patrné.

Vodíkové motory nejen pomáhají snižovat spotřebu benzínu, ale jsou také zcela ekologické. Proto již v prvním čtvrtletí lámaly prodeje vodíkového vozu Toyota v Japonsku všechny rekordy.

Tradiční spalovací motor (ICE) má řadu významných nevýhod, které nutí vědce hledat důstojnou náhradu. Nejoblíbenější variantou takové alternativy je elektromotor, ale není jediný, který může konkurovat spalovacímu motoru. V tomto článku budeme hovořit o vodíkovém motoru, který je právem považován za budoucnost automobilového průmyslu a dokáže vyřešit problém škodlivých emisí a vysoké ceny paliva.

Stručná historie

Navzdory tomu, že se ochrana životního prostředí stala rozšířeným problémem až nyní, vědci uvažovali o změně standardního spalovacího motoru již dříve. Motor běžící na vodík tak již v roce 1806 „spatřil svět“, což umožnil francouzský vynálezce Francois Isaac de Rivaz (vyráběl vodík pomocí elektrolýzy vody).

Uplynulo několik desetiletí a v Anglii byl vydán první patent na vodíkový motor (1841) a v roce 1852 němečtí vědci zkonstruovali spalovací motor, který by mohl pracovat se směsí vzduch-vodík.

O něco později, během obléhání Leningradu, kdy byl benzin nedostatkovým produktem a vodík byl k dispozici v poměrně velkém množství, technik Boris Shelishch navrhl použití směsi vzduchu a vodíku k ovládání balonů. Poté byly všechny spalovací motory balonových navijáků přepnuty na vodíkový pohon a celkový počet vozidel poháněných vodíkem dosáhl 600 kusů.

V první polovině dvacátého století byl zájem veřejnosti o vodíkové motory nízký, ale s příchodem palivové a energetické krize 70. let se situace dramaticky změnila. Zejména v roce 1879 společnost BMW vydalo první auto, které celkem úspěšně jelo na vodík (bez výbuchů a úniku vodní páry z výfukového potrubí).

Po BMW začaly tímto směrem pracovat i další velké automobilky a na konci minulého století již téměř každá seberespektující automobilka měla koncept vývoje vozu na vodíkový pohon. S koncem ropné krize však veřejný zájem o alternativní zdroje paliva zmizel, i když v moderní době se opět začíná probouzet, podporován ekology bojujícími za snížení toxicity výfukové plyny auta.

Ceny energií a touha po nezávislosti na palivu navíc jen přispívají k teoretickému a praktickému výzkumu vědců z mnoha zemí světa. Nejaktivnějšími společnostmi jsou BMW, General Motors, Honda Motor, Ford Motor.

Zajímavý fakt! Vodík je nejrozšířenějším prvkem ve Vesmíru, ale najít jej v čisté formě na naší planetě bude velmi obtížné.

Princip činnosti a typy vodíkového motoru

Hlavním rozdílem mezi vodíkovou instalací a tradičními motory je způsob dodávky palivové kapaliny a následné zapálení pracovní směsi. Princip přeměny vratných pohybů klikového mechanismu na užitečnou práci přitom zůstává nezměněn. Vzhledem k tomu, že ropné palivo hoří poměrně pomalu, směs paliva a vzduchu

naplní spalovací prostor dříve, než píst dosáhne své nejvyšší polohy (tzv. horní úvrati).

Rychlá reakce vodíku umožňuje posunout dobu vstřiku blíže k okamžiku, kdy se píst začne vracet do dolní úvratě. Je třeba poznamenat, že tlak v palivovém systému nemusí být nutně vysoký. Pokud má vodíkový motor ideální provozní podmínky, může mít palivový systém

Použití tohoto typu zařízení je však možné pouze v případě, že vozidlo má elektrolyzér, který odděluje vodík od vody pro jeho opětovnou reakci s kyslíkem. V současné době je dosažení takových výsledků nesmírně obtížné. Používá se pro stabilní provoz motorů a jeho páry jsou součástí výfukových plynů.

Bezproblémové spuštění elektrárny a její stabilní provoz na detonační plyn bez použití atmosférického vzduchu je proto zatím nesplnitelný úkol. Existují dvě možnosti pro automobilové vodíkové instalace:jednotky fungující na bázi vodíkových palivových článků a vodíkových spalovacích motorů.

Elektrárny založené na vodíkových palivových článcích

Princip činnosti palivových článků je založen na fyzikálních a chemických reakcích. V podstatě se jedná o stejné vedení baterie, to je jen koeficient užitečná akce palivový článek je o něco vyšší než baterie a je asi 45 % (někdy i více).

V těle vodíkovo-kyslíkového palivového článku je umístěna membrána (vede pouze protony), která odděluje komoru s anodou a komoru s katodou. Vodík vstupuje do komory s anodou a kyslík vstupuje do katodové komory. Každá elektroda je předem potažena vrstvou katalyzátoru, kterým je často platina. Při jeho vystavení začne molekulární vodík ztrácet elektrony.

Zároveň protony procházejí membránou ke katodě a vlivem stejného katalyzátoru se spojují s elektrony přicházejícími zvenčí. V důsledku reakce se tvoří voda a elektrony z anodové komory se pohybují do elektrického obvodu připojeného k motoru. Jednoduše řečeno, dostáváme elektrický proud, který pohání motor.

Vodíkové motory založené na palivových článcích se dnes používají u vozů Niva vybavených pohonnou jednotkou Antel-1 a ​​vozů Lada 111 s jednotkou Antel-2, které byly vyvinuty inženýry Uralu. V prvním případě stačí jedno nabití na 200 km a ve druhém na 350 km.

Je třeba poznamenat, že vzhledem k vysokým nákladům na kovy (palladium a platinu), které jsou součástí konstrukce takových vodíkových motorů, jsou takové instalace velmi drahé, což výrazně zvyšuje cenu vozidla, na kterém jsou instalovány.

víš?Specialisté společnosti Toyota začali s technologií palivových článků pracovat před 20 lety. Zhruba v té době odstartoval projekt hybridního vozu Prius.

Vodíkové spalovací motory

Tento typ elektrárny je velmi podobný dnes běžným propanovým motorům, takže pro přechod z propanu na vodíkové palivo stačí překonfigurovat motor. Příkladů takového přechodu je již mnoho, je však třeba říci, že v tomto případě bude účinnost poněkud nižší než při použití palivových článků. Současně k získání 1 kW vodíkové energie bude potřeba méně, což tuto nevýhodu zcela kompenzuje.

Použití této látky v běžném spalovacím motoru způsobí řadu problémů. Za prvé, vysoká teplota komprese „donutí“ vodík reagovat s kovovými prvky motoru nebo dokonce s motorovým olejem. Za druhé i malá netěsnost v kontaktu s horkým výfukovým potrubím určitě povede k požáru.

Pouze z tohoto důvodu pohonné jednotky rotační typ, protože jejich konstrukce snižuje riziko požáru kvůli vzdálenosti mezi sacím a výfukovým potrubím. V každém případě se všem problémům zatím podařilo předejít, což nám umožňuje považovat vodík za docela perspektivní palivo.

Dobrým příkladem vozidla na vodíkový pohon je experimentální sedan BMW 750hL, jehož koncept byl představen již na počátku 21. století. Vůz je vybaven dvanáctiválcovým motorem, který běží na raketové palivo a umožňuje vozu zrychlit na 140 km/h. Vodík v kapalné formě je uložen ve speciální nádrži a jedna zásoba vystačí na 300 kilometrů. Pokud je zcela spotřebován, systém se automaticky přepne na benzínový pohon.

Vodíkový motor na moderním trhu

Nedávné výzkumy vědců v oblasti provozu vodíkových motorů ukázaly, že jsou nejen velmi šetrné k životnímu prostředí (jako elektromotory), ale mohou být velmi účinné z hlediska výkonu. Navíc podle technických ukazatelů vodík elektrárny překonávají své elektrické protějšky, což již bylo prokázáno (například Honda Clarity).

Také Je třeba poznamenat, že na rozdíl od systémů Tesla Powerwall mají vodíkové analogy jednu významnou nevýhodu: Baterii již nebude možné nabíjet pomocí solární energie, ale místo toho se budete muset poohlédnout po speciální čerpací stanici, kterých dnes ani v celosvětovém měřítku není tolik.

Nyní byla Honda Clarity vydána v poměrně omezené edici a vůz lze zakoupit pouze v zemi vycházejícího slunce, stejně jako v Evropě a Americe. vozidlo se objeví až na konci roku 2016.

Zajímavé vědět!Generátor Power Exporter 9000 (může být součástí balení Honda Clarity) je schopen napájet všechny domácí spotřebiče téměř celý týden.

Také v naší době se vyrábí další vozidla využívající vodíkové palivo. Patří mezi ně Mazda RX-8 vodík a BMW Hydrogen 7 (hybridy na kapalný vodík a benzín), stejně jako Ford E-450 a MAN Lion City Bus.

Mezi osobními automobily jsou dnes nejvýraznějšími představiteli vodíkových vozidel automobily Mercedes-Benz GLC F-Cell(lze dobíjet z běžné domácí sítě a celkový dojezd je cca 500 km), Toyota Mirai(funguje pouze na vodík a jedno natankování by mělo stačit na 650 km jízdy) a Honda FCX Clarity(udávaný dojezd dosahuje 700 km). Ale to není vše, protože vozidla na vodíkový pohon vyrábí i jiné společnosti, například Hyundai (Tucson FCEV).

Klady a hlavní nevýhody vodíkových motorů

Se všemi jeho výhodami nelze říci, že by doprava vodíku byla bez určitých nevýhod. Zejména je nutné pochopit, že hořlavá forma vodíku při pokojové teplotě a normálním tlaku je přítomna ve formě plynu, což způsobuje určité potíže při skladování a přepravě takového paliva. To znamená, že existuje vážný problém při navrhování bezpečných nádrží na vodík používaný jako palivo pro automobily.

Láhve obsahující tuto látku navíc vyžadují pravidelnou kontrolu a certifikaci, kterou může provádět pouze kvalifikovaný a licencovaný personál. Také k těmto problémům bychom měli připočíst vysoké náklady na údržbu vodíkového motoru, nemluvě o velmi omezeném počtu čerpacích stanic (alespoň u nás).

Nezapomeňte, že vodíková instalace zvyšuje hmotnost vozu, a proto nemusí být tak ovladatelný, jak byste chtěli. S přihlédnutím ke všemu výše uvedenému si proto dobře rozmyslete, zda se vám vyplatí vodíkové vozidlo pořídit, nebo je lepší se s ním zatím odložit.

Je však třeba říci, že takové řešení má mnoho výhod. Za prvé Vaše auto nebude znečišťovat životní prostředí toxickými výfukovými plyny, za druhé Hromadná výroba vodíku by mohla pomoci vyřešit problém divoce kolísajících cen paliv a nedostatků konvenčních paliv.

Kromě toho mnoho zemí již vybudovalo sítě potrubí pro metan a lze je snadno přizpůsobit k čerpání vodíku a jeho následnému dodávání do čerpacích stanic. Vodík lze vyrábět jak v malém měřítku, tedy na místní úrovni, tak masivně ve velkých centralizovaných podnicích. Zvýšená produkce vodíku poskytne další podnět ke zvýšení dodávek této látky pro domácí účely (například pro vytápění domácností a kanceláří).

Konvenční spalovací motor má mnoho nevýhod, takže odborníci již dlouho hledají vhodnou alternativu k němu. Vzhled elektromotorů byl svého času obrovským krokem vpřed, ale technologie se neustále vyvíjí a v roce 1997 se objevily i vodíkové motory. S jejich pomocí bude možné řešit problémy související s cenami pohonných hmot a ekologickou nezávadností.

Kde se vzaly vodíkové spalovací motory?

V 70. letech vypukla ve světě energetická krize, která přiměla vědce k hledání alternativy k benzínu. SUV Toyota bylo jedním z prvních, který používal vodík, ale na konci 90. let se nikdy nedostal do výroby. Výzkum v této oblasti pokračoval. Kromě Toyoty zaznamenaly úspěchy Hyundai a Honda.

Energetická krize ale skončila a spolu s ní zmizel i zájem o motory na alternativní paliva. Nyní se problém stal opět aktuálním, ekologové nás opět nutí, abychom mu věnovali pozornost. Provádění praktických experimentů s vodíkem tlačí rostoucí ceny pohonných hmot. BMW, Honda a Ford jsou nejaktivnější ve vytváření vodíkových motorů. V roce 2016 vyšel první vlak poháněný H2.

Design a provozní vlastnosti

Problém benzinové motory spočívá v tom, že palivo hoří dlouhou dobu a zabírá prostor spalovacího prostoru o něco dříve, než píst dosáhne spodní polohy. Princip činnosti vodíkového motoru je tento: rychlá reakce H2 posouvá dobu vstřiku blíže k době, kdy se píst vrátí do nejnižší polohy. V tomto případě se tlak ve struktuře přívodu paliva mírně zvyšuje.

Vodíkový motor může tvořit vnitřní energetický systém, když se směs tvoří bez účasti vzduchu. Jednoduše řečeno, po dalším kompresním zdvihu se pára vytvoří ve spalovací komoře, poté prochází chladičem, kde se kondenzací opět stává vodou. Ale zařízení lze implementovat pouze na auto s elektrolyzérem, který odděluje vodík od vody, aby mohl znovu interagovat s kyslíkem. Nyní je téměř nemožné toho dosáhnout, protože technický olej se používá ke stabilizaci provozu motorů a když se odpaří, stane se nedílnou součástí vyčerpat Nepřerušované spouštění motoru je proto bez vzduchu nemožné.

Typy vodíkových motorů

Při zvažování provozních vlastností motorů na H2 nezapomeňte vzít v úvahu, že existují 2 typy jednotek:

• motory s vodíkovými prvky;
• vodíkové spalovací motory.

Motory na bázi vodíkových článků

Zařízení funguje na olověný akumulátor, ale účinnost palivového článku je mnohem vyšší a někdy přesahuje 45 %. Energetický systém je následující: v těle palivového článku je membrána, která vede pouze protony. Odděluje anodovou a katodovou komoru. Anodová komora je naplněna vodíkem a katodová komora je naplněna kyslíkem. Všechny prvky jsou potaženy platinovými katalyzátory.

Vlivem katalyzátoru se protony spojují s elektrodami a procházejí membránou ke katodě. Dochází k reakci, která podporuje vzhled vody. Elektrony anody procházejí do elektrického obvodu připojeného k motoru. Výsledkem je elektrický proud, který napájí pohonnou jednotku.

V automobilech Niva se nyní používá vodíkové palivo. Elektrárny pro ně vytvořili uralští inženýři. Náboj vystačí na 200 km. Podobné motory jsou také instalovány na Lada 111 - používá jednotku Antel-2, jejíž výkon již stačí na 350 km. Vzhledem k tomu, že se v instalacích používají drahé kovy, jsou poměrně drahé. To ovlivňuje i konečnou cenu vozů.

Vodíkové spalovací motory

Tyto pohonné jednotky jsou velmi podobné motorům poháněným plynem, které jsou dnes běžné, takže přechod z propanu na vodík je docela snadný. Bude vyžadováno drobné přeladění motoru. Účinnost takových „motorů“ je o něco nižší ve srovnání se spalovacími motory využívajícími vodíkové články. Tato nevýhoda je však kompenzována skutečností, že k výrobě požadovaného množství energie bude zapotřebí méně vodíku.

Použití vodíku v konvenčním spalovacím motoru je nemožné z několika důvodů:

1. Kompresní poměr je příliš vysoký. H2 bude reagovat s motorovým olejem.
2. Výfukové potrubí je horké. I malý únik může způsobit požár.

Proto se k vývoji konstrukcí založených na H2 používají pouze rotační motory. Zde je riziko požáru minimalizováno díky vzdálenosti mezi kolektory.

Skvělým příkladem je BMW 750hL. V nádrži je kapalný vodík a vystačí na 300 km. Technologie je taková, že když dojde vodík, automatika přepne auto na benzín.

Klady a zápory vodíkových motorů

Mezi výhody patří následující:

1. Ekologická čistota. Pokud se všude budou používat vodíkové motory, bude se životnímu prostředí lépe dýchat. Skleníkový efekt se určitě výrazně sníží. Zaměstnanci Toyoty prokázali, že emise z automobilů s vodíkovými motory jsou pro zdraví bezpečné.
2. Dostupnost. Faktor nedostatku rozhodně nebude, protože vodík lze získat i z odpadních vod.
3. Lze použít v různé typy motory. Vodíkové palivo lze použít jak ve spalovacích motorech, tak v motorech, které generují elektrický proud.

Mezi výhody vodíkových pohonných jednotek patří také:

• Nízká hladina hluku.
• Zvýšený výkon.
• Značná rezerva chodu.
• Nízká spotřeba paliva.
• Snadná údržba.

A nyní o nevýhodách vodíkových motorů:

1. Obtížnost získávání vodíku v jeho čisté formě. K jeho extrakci je potřeba hodně energie. Nyní je taková výroba nerentabilní.
2. Nedostatek čerpacích stanic. Ve srovnání s čerpacími stanicemi, které prodávají běžné palivo, bude vybavení čerpacích stanic pro tankování automobilů vodíkovým palivem velmi drahé.
3. Kvůli tomu si nikdo netroufne stavět vodíkové čerpací stanice.

Nutnost modernizace spalovacího motoru. Pro použití H2 jako hlavního paliva bude nutné provést určité změny v konstrukci spalovacího motoru.

Beze změn může výkon motoru klesnout o 25 %. Mechanismus navíc dlouho nevydrží.

Vozy s vodíkovými motory budou nebezpečné a těžké (vzhledem k hmotnosti baterie). Automobilové obavy platit za výzkum a vývoj alternativních paliv. Motor Rivaz, běžící na vodu, se objevil na začátku 19. století. Vynález byl představen v roce 1806 a byl prvním spalovacím motorem, který překonal benzínové a plynové motory. Vývojáři se dlouhou dobu snažili pokračovat ve vývoji tímto směrem, ale k provedení elektrolýzy a získání potřebného množství energie bylo zapotřebí hodně elektřiny, což způsobilo, že tento typ paliva byl nerentabilní. To nakonec v kombinaci s výbušností ukončilo výzkum.

Návrat k vodíku nastal koncem 50. let. minulé století: palivový článek byl instalován na traktory v USA. O tři roky později, v roce 1962, se vodíkový motor objevil v malých golfových vozících a o pět let později v motocyklech. Vodík ve spalovacích motorech (ICE) lze využít dvěma způsoby: jako hybridní motor a jako palivový článek.

Hybridní vodíkový motor

Hybridní vodíkový motor se používá jako přísada do spalovacích motorů na benzín nebo plyn. Použití vodíku zlepšuje hořlavost paliva, ale vzhledem k vysokému stupni těkavosti plynu se zvyšuje riziko vznícení. Ale i přes tuto nevýhodu se snižuje koroze kovů a vibrace. Pro použití vodíku není potřeba instalovat další palivovou nádrž, vodík se vyrábí z destilované vody. Při použití vodíku se vzdálenost, kterou lze ujet, zvětší o 30 procent. Bezpečné použití plynu je možné při nízkých teplotách do -30⁰С a při relativně vysokých teplotách až do +30⁰С.

Palivový článek

Motory s palivovými články vyrábějí svou vlastní elektřinu štěpením vodíku na záporné elektrony a kladné protony. Použití takových motorů je výhodné pro velké objemy, proto se nejčastěji používají u těžkých nákladních vozidel. V současné době se vlaky jezdící na motory s palivovými články testují v Dánsku, USA a Japonsku. Jde o slibný způsob vývoje alternativního paliva, protože spotřeba vodíku je menší než spotřeba benzínu na jednotku vzdálenosti.

Dalším směrem vývoje takových motorů je letectví. Letoun TU-154 používal právě takový palivový článek, po rozpadu SSSR byl samozřejmě veškerý vývoj v tomto směru zmrazen. Přesto vědci z Evropské unie a Číny pracují na projektu osobního letadla, které bude jezdit na vodík. Aby motor fungoval, musí takové letadlo vyvinout hyperrychlost, což bude možné pouze tehdy, pokud existuje přídavný motor. Výhody vodíkových spalovacích motorů jsou spojeny s jeho dopadem na životní prostředí a vysokou účinností.

Vysoká úroveň šetrnosti k životnímu prostředí

Samozřejmě je přítomen nízký stupeň znečištění, ale kvůli přítomnosti oleje v mechanismu vozu. I při přidání vodíku do konvenčního paliva se výkon zvýší o 20 %. S 5 kg vodíkového paliva ujede automobil až 500 km. Vědci považují vodík za jediný obnovitelný zdroj energie.

Navzdory jeho nesporným výhodám je dnes mnohem více nevýhod, které se týkají především konstrukce motoru:

• Těkavost vodíku. Do auta se spalovacím motorem je možné natankovat vodík pouze na čerpací stanici. Z jiného auta ani z kanystru na silnici nenatankujete.
• Nebezpečí výbuchu a požáru. Každý zná katastrofu vzducholodě Hindenburg, která za letu vzplála z jedné jiskry: z 97 lidí na palubě zemřela třetina.
• Vysoká cena palivových článků a vodíkového motoru, což zase zvyšuje cenu auta. Analog s vodíkovým motorem stojí dvakrát tolik. Automobil poháněný vodíkovým motorem je 100krát dražší na údržbu než klasický motor.
• Vodíkový motor zabírá hodně místa. V kamionech a autobusech to nevytváří žádné nepohodlí, ale v osobní automobily Objem zavazadlového prostoru je zmenšen.

Vodíkový motor není sci-fi. Například Honda, Toyota a Hyndai založily výrobní linku pro automobily s vodíkovými motory a pevně obsadily trh: Toyota Mirai (2015), Honda FCX Clarity (2008), Hyundai ix35 Fuel Cell. V polovině prosince loňského roku Audi oznámilo své rozhodnutí uvést na trh nový vodíkový koncept, Q6 H-Tron.

Přes všechny své nedostatky je vodík jediným obnovitelným a neomezeným zdrojem na planetě. Aby se auta s takovým spalovacím motorem rozšířila, vědci a vývojáři se budou muset rozhodnout, jak odstranit negativní vlastnosti a snížit náklady na mechanismus, a státy budou muset vybudovat infrastrukturu, aby vodíková auta přestala být vzácnost na silnicích.