Автомобілі з водневими двигунами: як це працює?

Деякі вважають водень паливом майбутнього, але наскільки реалістично така думка, і як працюють водневі паливні елементи? Пропонуємо увазі читача матеріал видання Carbuyer на цю тему.

Бензинові і дизельні автомобілі домінують на авторинку, а електромобілі та гібриди повільно завойовують популярність. До останніх хочуть приєднати автомобіль на альтернативному паливі – водневих паливних елементах.

Цей спосіб може здатися небезпечним, але інженери розробляють концепцію протягом багатьох років, щоб зробити її максимально безпечною і ефективною. Тепер водневі автівки починають надходити в виробництво, але в дуже невеликих кількостях.

Єдина модель на водневих елементах, яку можна купити в тій ж Великій Британії – це Toyota Mirai. У свій час продавався автомобіль Hyundai ix35 Fuel Cell, але зараз його немає на ринку. У США доступна воднева Honda Clarity.

У водневих авто є противники серед тих, хто виступає проти використання викопних речовин в якості палива для транспортних засобів. Однак водень – найпоширеніша речовина у Всесвіті. Водневі автомобілі викидають тільки воду з вихлопної труби. Вони безшумні і можуть їздити на такі ж відстані, що і бензинові або дизельні машини.

Як працює автомобіль на водневому паливі?

Автомобіль на паливних елементах схожий на електричний автомобіль, оскільки він використовує водень для зарядки бортових батарей, що живлять електродвигун, який повертає колеса.

Автомобіль на паливних елементах оснащений резервуаром, який заправляють воднем під тиском протягом декількох хвилин. Коли цей водень пропускається через паливний елемент, генерується електрика для батарей і двигуна автомобіля.

Стек паливних елементів – це, по суті, тривимірна дротяна сітка в рідини, яка викликає реакцію. Він має позитивно заряджений анод на одному кінці і негативно заряджений катод на іншому.

Атоми водню розщеплюються на протони й електрони в цьому стеку. Протони, з’єднуючись з повітрям, утворюють водяну пару, а електрони подаються в батареї автомобіля, які через двигун надають руху колесам.

На високих швидкостях електрика, створювана воднем, може призводити в дію двигун безпосередньо, а не накопичуватися в батареї. Більш того, при сильному прискоренні батареї та водень можуть одночасно приводити мотор в дію.

Перевага автомобілів на водневих паливних елементах полягає в тому, що їх єдиний вихлоп – це вода, і у них фактично є власна електростанція для зарядження своїх батарей.

Крім того, на відміну від звичайних електрокарів, для підзарядки яких потрібно кілька годин, водневий автомобіль може заправлятися протягом декількох хвилин, що робить його набагато практичнішим для тривалих поїздок.

Виникає резонне питання: «Якщо автівки на водні такі хороші, чому ми на них не їздимо?

Водневі електромобілі проробляють розумний хімічний трюк, але у них також є і недоліки. По-перше, це дорога технологія: наприклад, Toyota Mirai коштує від 75,5 тис. євро.

Також виникає проблема з заправкою, водневі станції є далеко не скрізь. Водень важко транспортувати і зберігати в порівнянні зі звичайними викопними видами палива.

Ці проблеми зрозумілі і можна вирішити з часом, нові технології вимагають поступового впровадження – розвитку інфраструктури та зниження витрат.

Основна складність якраз не в цьому. А в тому, як водневе паливо виробляється. Незважаючи на свій достаток, водень становить всього одну мільйонну частину атмосфери. На поверхні планети величезна кількість водню, але в основному в хімічних сполуках, таких як вода і, – ось іронія! – cира нафта.

Це означає, що необхідно робити водневе паливо в промислових масштабах, а в комерційному світі до 95% всього водню виробляється спалюванням викопного палива.

Це призводить до ускладнень: для роботи водневого автомобіля необхідно спалювати нафту, газ чи вугілля, а також зберігати і використовувати водень в достатніх кількостях для живлення декількох автомобілів.

До тих пір, поки великомасштабне виробництво водню не налагодять як екологічно чистий процес, має сенс або використовувати в автомобілях бензин чи дизельне паливо, або застосовувати електрику прямо з мережі для зарядки батарей електромобілів.

Honda розробляє експериментальні домашні водневі станції, що живляться енергією сонця, а також більші станції, які можуть живитися відходами або органічної біомасою. Подібні дії допоможуть водню “закріпитися”, не чекаючи промислового створення палива.

У чому ми можемо бути впевнені, так це в тому, що водневу технологію в найближчі роки вдосконалять і здешевлять.

Ми продовжимо “водневу” тему в наступній публікації.

На фото: 2016 Toyota Mirai

Залишити відповідь

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