Автомобили с водородными двигателями: как это работает?

Некоторые считают водород топливом будущего, но насколько реалистично такое мнение, и как работают водородные топливные элементы? Предлагаем вниманию читателя материал издания Carbuyer на эту тему.

Бензиновые и дизельные автомобили доминируют на авторынке, а электромобили и гибриды медленно завоевывают популярность. К последним хотят присоединить автомобиль на альтернативном топливе – водородных топливных ячейках.

Этот способ может показаться опасным, но инженеры разрабатывают концепцию в течение многих лет, чтобы сделать ее максимально безопасной и эффективной. Теперь водородные машины начинают поступать в производство, но в очень небольших количествах.

Единственная модель на водородных элементах, которую можно купить в той же Великобритании – это Toyota Mirai. Одно время продавался автомобиль Hyundai ix35 Fuel Cell, но сейчас его нет на рынке. В США доступна водородная Honda Clarity.

У водородных авто есть противники среди тех, кто выступает против использования ископаемых веществ в качестве топлива для транспортных средств. Однако водород – самое распространенное вещество во Вселенной. Водородные автомобили выбрасывают только воду из выхлопной трубы. Они бесшумны и могут ездить на такие же расстояния, что и бензиновые или дизельные машины.

Как работает автомобиль на водородном топливе?

Автомобиль на топливных элементах похож на электрический автомобиль, поскольку он использует водород для зарядки бортовых батарей, питающих электродвигатель, который поворачивает колеса.

Автомобиль на топливных ячейках оснащен резервуаром, заправляемым водородом под давлением в течение нескольких минут. Когда этот водород пропускается через топливный элемент, генерируется электричество для батарей и двигателя автомобиля.

Стек топливных элементов представляет собой, по существу, трехмерную проволочную сетку в жидкости, которая вызывает реакцию. Он имеет положительно заряженный анод на одном конце и отрицательно заряженный катод на другом.

Атомы водорода расщепляются на протоны и электроны в этом стеке. Протоны, соединяясь с воздухом, образовывают водяной пар, а электроны подаются в батареи автомобиля, которые через двигатель приводят в движение колеса.

На высоких скоростях электричество, создаваемое водородом, может приводить в действие двигатель напрямую, а не накапливаться в батарее. Более того, при сильном ускорении батареи и водород могут одновременно приводить мотор в действие.

Преимущество автомобилей на водородных топливных ячейках заключается в том, что их единственный выхлоп – это вода, и у них фактически есть собственная электростанция для подзарядки своих батарей.

Кроме того, в отличие от обычных электрокаров, для подзарядки которых требуется несколько часов, водородный автомобиль может заправляться в течение нескольких минут, что делает его гораздо более практичным для длительных поездок.

Возникает резонный вопрос: «Если машины на водороде так хороши, почему мы на них не ездим?

Водородные электромобили проделывают умный химический трюк, но у них также есть и недостатки. Во-первых, это дорогая технология: например, Toyota Mirai стоит от 75,5 тыс. евро.

Также возникает проблема с заправкой, водородные станции есть далеко не везде. Водород трудно транспортировать и хранить по сравнению с обычными ископаемыми видами топлива.

Эти проблемы понятны и решаемы со временем, новые технологии требуют постепенного внедрения – развития инфраструктуры и снижения затрат.

Основная сложность как раз не в этом. А в том, как водородное топливо производится. Несмотря на свое изобилие, водород составляет всего одну миллионную часть атмосферы. На поверхности планеты огромное количество водорода, но в основном в химических соединениях, таких как вода и, – вот ирония! – cырая нефть.

Это означает, что необходимо делать водородное топливо в промышленном масштабе, а в коммерческом мире до 95% всего водорода производится сжиганием ископаемого топлива.

Это приводит к затруднениям: для работы водородного автомобиля необходимо сжигать нефть, газ или уголь, а также хранить и использовать водород в достаточных количествах для питания нескольких автомобилей.

До тех пор, пока крупномасштабное производство водорода не будет налажено как экологически чистый процесс, имеет смысл либо использовать в автомобилях бензин или дизельное топливо, либо применять электричество прямо из сети для зарядки батарей электромобилей.

Honda разрабатывает экспериментальные домашние водородные станции, питаемые энергией солнца, а также более крупные станции, которые могут питаться отходами или органической биомассой. Подобные действия помогут водороду “закрепиться”, не дожидаясь промышленного создания топлива.

В чем мы можем быть уверены, так это в том, что водородную технологию в ближайшие годы усовершенствуют и удешевят.

Мы продолжим “водородную” тему в следующей публикации.

На фото: 2016 Toyota Mirai

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *