Авто на водороде. HHO-генератор водорода на авто
Автомобилестроение является одним из самых перспективных направлений промышленности. Мировые концерны стремятся вкладывать немалые деньги в развитие новых технологий, которые в будущем должны улучшить эксплуатационные качества транспортных средств. Малейшее изменение в принципах работы автомобиля способно кардинально изменить его динамику, ходовые качества, а также уровень безопасности. При этом наиболее значительные перемены обещают альтернативные источники топлива и, в частности, авто на водороде, которые уже сегодня можно наблюдать в линейках передовых производителей. Несмотря на появление серийных моделей такого типа, конструкторы все еще находятся в поисках наилучшего применения водорода. Но тот факт, что внедрение данного топлива в алгоритм действия двигателя приносит целый ряд преимуществ, бесспорен.
Специфика водородных автомобилей
Далеко не всегда переход от традиционных технологий к новым решениям позволяет достичь улучшения качественных показателей эксплуатации транспорта.
Так происходит с электромобилями, которые хоть и считаются экологически чистым и сравнительно экономным видом технического средства, но имеют много недостатков, среди которых неудовлетворительная динамика. В свою очередь, авто на водороде при условии сбалансированного устройства топливных элементов может сохранить и достоинства машин с классическими двигателями, и обеспечить несколько новых преимуществ. Интерес к данному виду топлива со стороны производителей обусловлен возможностью повышения экологичности транспорта, а также экономией энергоносителя. По сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания агрегаты на водороде практически не выбрасывают вредные вещества. Такого результата можно добиться лишь при условии полного избавления от традиционных моторов, а в этом случае будут заметны и сокращения в мощности.
Комбинация водорода и ДВС
На сегодняшний день автопроизводители используют несколько концепций применения водорода. Одной из самых распространенных является гибридный вариант, при котором происходит совмещение двигателя внутреннего сгорания и водородных элементов.
Изначально концептуальные авто на водороде, выполненные с таким подходом, отличались невысокой мощностью. Однако последние разработки демонстрируют обратную ситуацию, когда силовой потенциал увеличивается на 10-15%. Но, опять же, повышение мощности нивелирует преимущество в виде экологической чистоты и стоимости содержания машины. Есть и другой негативный фактор от использования водорода в системе ДВС. В процессе эксплуатации топливо вступает в реакцию с элементами конструкции, что существенно сокращает рабочий ресурс материалов силового агрегата.
Технические характеристики машин на водороде
Первым серийником, который снабжался водородной силовой установкой, является четырехдверный седан Mirai от концерна Toyota. Разработчики использовали нестандартную конфигурацию, в которой основу начинки представляет электромотор, подключенный к преобразователю водорода. В итоге гибридная машина обеспечивает 151 л. с., максимальную скорость в 180 км/ч и разгон до «сотни» за 9 сек. При этом одна заправка позволяет преодолевать почти 500 км, что очень неплохо для первого авто на водороде.
Технические характеристики водородных кроссоверов также впечатляют – например, Hyundai Intrado получил аккумулятор на 36 кВт*ч, обеспечивающий ход до 600 км. Но самое важное, что вредные выбросы в данном случае сведены к нулю. Компании уже сегодня предлагают водородные машины с привлекательными рабочими данными. Среди останавливающих этот прогресс факторов можно отметить лишь отсутствие инфраструктуры, позволяющей использовать новые технологии широкой массе потребителей.
Генераторы водорода
Пока крупные производители осваивают высокотехнологичные двигатели, задействующие водород в качестве источника энергообеспечения, в среднем звене наблюдается распространение вспомогательных генераторов, позволяющих перерабатывать топливные элементы данного типа. Поскольку основной целью использования новых видов топлива является повышение экологичности процесса и снижение стоимости питания, то в некоторых случаях для этого достаточно внедрить в конструкцию только соответствующий реактор.
Такую функцию, в частности, выполняет HHO-генератор водорода на авто, который также называют газовым преобразователем. При этом существует две разновидности таких установок – с жидкими и сухими компонентами. С точки зрения эффективности, выгоднее второй вариант, так как жидкие элементы требуют больших объемов тока, повышая размеры батареи.
Принцип работы водородных реакторов
Устройство генератора включает в себя фильтры, шланги, элементы питания, клапаны и систему контроля. Данная инфраструктура предназначена для того, чтобы в процессе работы двигателя обеспечивалось смешивание основного топлива и водородной смеси. Дело в том, что обычный ДВС даже в самых лучших исполнениях не способен гарантировать полное сгорание бензина. Специальный реактор водорода для авто оптимизирует процесс работы клапанов, повышая интенсивность компрессии и, соответственно, объемы сгорания. В момент сжатия смеси поршнем водородная смесь увеличивает октановое число, тем самым способствуя эффективному сжиганию горючего.
Существуют разные технологические подходы к реализации этого процесса, но все они, в той или иной степени, сокращают объем вредных выбросов в атмосферу и экономят расход основного топлива.
Авто на водороде своими руками
Монтаж выполняется в подкапотном пространстве с последующим подключением энергоснабжения от бортовой сети. Газ подается через систему воздушного забора, при этом не требуя создания специальной врезки для топливного канала. Важно отметить, что топливом для таких генераторов выступает раствор на основе питьевой соды и дистиллированной воды. В зависимости от комплектации пакета установка водорода на авто может осложниться за счет включения электродов, обеспечивающих более эффективное расщепление смесей. Однако подобные устройства пока встречаются только на экспериментальных концептах. Для рядового пользователя гораздо важнее обеспечивать снабжение машины качественным раствором с поправкой на сезонность. Например, чтобы агрегат не замерз в зимнее время, рекомендуется добавлять в состав изопропиловый спирт.
Положительные отзывы о водородных машинах
С точки зрения экологических организаций и самих производителей, преимущества использования водорода очевидны. Что касается конечного потребителя, то для него выгода от применения новых топливных элементов пока не так выражена. Тем не менее наиболее удачные образцы автомобилей такого типа демонстрируют экономию при эксплуатации, что в будущем может стать одним из главных факторов популярности данной техники. В плане динамических качеств и мощности генератор водорода для авто вызывает противоречивые суждения, но и тут есть положительные сдвиги. Рациональный расход топлива дает не только экономию, но и повышение производительности силовой установки – соответственно, в некоторых случаях повышается и мощность.
Негативные отзывы
Даже если дело касается передовых разработок в этой области, пользователям приходится сталкиваться с проблемами неразвитой инфраструктуры. Как и в случае с другими версиями гибридов, водородные машины требуют обслуживания на специальных станциях.
Конечно, есть и модели, которые работают на растворах, поставляемых в баллонах. Но в данном случае отмечаются жесткие условия хранения, соблюдения которых требует водород на авто. Отзывы с критикой отдельно отмечают модернизированные машины, работавшие на традиционных двигателях. Дело в том, что интеграция водородных установок зачастую приводит к быстрому износу ближайших узлов и деталей.
Сравнение с альтернативными технологиями
Как отмечают специалисты, рано или поздно в мировом автопроме будут преобладать технологии, соответствующие высоким нормам экологической безопасности. Наряду с водородными концептами, на эту роль претендуют электромобили, различные гибриды, модели, работающие на жидком азоте и т. д. Но, в отличие от перечисленных концепций, тот же HHO-генератор водорода на авто является наиболее простым в технической реализации. Если для электродвигателя разработчикам приходится зачастую создавать новую конструкцию в пространстве с двигателем, то внедрение водородного реактора под силу любой современной автомастерской.
Другое дело, что генератор нельзя рассматривать как самый лучший пример использования альтернативного топлива для транспорта.
Заключение
Водород в качестве источника для снабжения силовой установки транспорта использовали еще на заре появления первых автомобилей. Однако высокая производительность классических двигателей внутреннего сгорания затмила разработки такого рода. Собственно, и в наши дни по целому ряду параметров авто на водороде не способны конкурировать с привычными моделями. Актуальность же данного направления вызвана отсутствием загрязняющих атмосферу веществ. Есть и определенные преимущества в других нюансах эксплуатации, но они не являются принципиальными для производителей. Если же говорить о жертвах, на которые придется идти создателям водородных автомобилей, то они, скорее всего, ограничатся скромной мощностью и внесением конструкционных элементов, которые могут повлиять на эргономику.
Авто на воде своими руками
Предпологаемый дизайн электролизера Стэнли Мэйера.
Вода как топливо. Вам больше не нужны бензин, газ, дизельное топливо или дрова.
Автор: Патрик Дж. Келли.
Усовершенствован Фрэнком Робертсом, электрическая схема Дэйва Лоутона.
Перевел с английского и отредактировал: Василий Ходневич mailto:[email protected] skype:mrbasil1
Материал представлен только в информационных целях. Эксперименты с водородом и/или смесью водорода/кислорода чрезвычайно опасны, вы осуществляете на свой риск! Никто из подготовивших данный материал к публикации, не несут ответственности за ваши действия. А также заявляют, что вы действовали против их рекомендаций.
Ячейка содержит три отдельных, идентичных модуля по 20 плат (электродов) в каждом, хотя количество плат в модуле можно варьировать. Размер плат – квадраты со стороной 6 дюймов (150 мм.) сделанные из нержавеющей стали марки 316L (нержавейка, не притягивается магнитом!). Зазор между платами в каждом модуле 1 мм и электрический ток поступает из дополнительного автомобильного электрического генератора, смонтированного на авто.
Особенность генератора — обмотка статора работает от специальной формы импульсов, генерируемых блоком электроники.
Толщина плат не важна, но платы должны быть достаточно жесткими чтобы, не изгибаться и точно выдерживать зазор. Вполне достаточно 0.8 мм. Контейнер сделан из акрилового листа ( известен как плексиглас или лексан). Альтернатива- пластик вивак. Толщина 6 мм. С усилением алюминиевым уголком по углам, а головки болтов утоплены в силикон внутри кейса, как показано на фотографии.
Заметьте, что полированная поверхность новых листов нержавейки НЕ ПОДХОДИТ для использования в качестве электродов при любом виде электролиза. Когда напряжение впервые подано на электроды, электролиз в обычной водопроводной воде идет очень слабо, так как активная поверхность электродов покрывается пузырьками, препятствующими контакту с водой. Электроды должны быть предварительно тщательно очищены от грязи и жира, затем перекрестно зачищены грубой наждачной бумагой обе поверхности каждого электрода.
На поверхности электродов получаются крошечные остроконечные перекрестно расположенные зубчики. Это увеличивает площадь, а перекрестно расположенные острия зубчиков являются точками, фокусирующими пузырьки газа. После зачистки платы снова очищаются сольвентом и обмываются дистиллированной водой. Затем надеваете чистые резиновые перчатки и собираете пластины в группы. Перчатки позволяют избежать отпечатков пальцев на пластинах.
Когда ячейка собрана, платы должны быть «доведены». В данной системе использующей водопроводную воду, подаем напряжение на платы в течение 5 минут, затем пауза на пару часов. Эта процедура повторяется как можно чаще в течение двух- трех дней. Предположительно, во время пауз водород поглощается металлом и меняет структуру поверхности. После некоторого времени доводки, объем выделяемого водорода резко увеличивается, намного превышая предыдущий уровень, хотя потребляемый электрический ток остается прежним.
Электрические соединения сделаны на болтах и шайбах.
Выход газа из ячейки проходит через бабблер (водный затвор) и далее к потребителю (инжекторам). Давление в ячейке должно быть 40- 45 футов на квадратный дюйм, так как инжекторы топлива требуют 40. Если инжекторы не используются, давление может быть намного ниже. Для работы двигателя исключительно на воде рекомендуется поменять вентили, свечи и газоотводную систему аналогичными из нержавейки. Инжекторы топлива как стандартные, только открытие впрыска больше и они имеют специальное покрытие, не нуждаются в смазке устаревшим топливом. Например: www.qtww.com/products/afsch/injectors.php
Вода подкачивается в ячейку стандартным автомобильным топливным насосом, контролируемым датчиком уровня. См. рис.
Внизу плат имеется зазор 6 мм. от дна для свободного притока воды. Датчик уровня воды расположен в середине крышки для устранения ложного срабатывания при движении вверх- вниз по склонам. Датчик по давлению из нержавейки обеспечивает защиту от превышения давления. Включается на 40 psi, выключается на 45 psi.
Если давление достигнет 50 psi, сработает 2 защитных устройства. Первое- вентиль аварийного сброса давления сбросит газ через трубку наружу автомобиля, вто��ое — разрывной диск который разрывается за 2 миллисекунды и не имеет опасных фрагментов. Разрывной диск сделан из тонкого листа металла со специальными насечками, разрушается при давлении 60 psi. При непредвиденных обстоятельствах, гасит энергию взрыва.
Предпологается, что вы найдете самую холодную свечу для отвода тепла с кончика свечи — для предотвращения раннего зажигания. Никогда не используйте свечи с платиновым кончиком. Платина- катализатор реакции водорода с кислородом. Должна быть хорошая вентиляция картера двигателя, так как газ может просачиваться через кольца и загореться в двигателе, что нежелательно. Зажигание устанавливается между 2 и 15 градусами после верхней мертвой точки. Для заправки авто используйте воду с горячего крана вашей квартиры. В прокипяченной воде меньше газовых примесей. Ячейка — тяжелая конструкция и должна быть хорошо закреплена, чтобы противостоять вибрации и ударам.
Электрическая схема генератора импульсов с дополнительным электрическим генератором, установленным так, что его вал вращается от ремня вентилятора. См. рис.
Преимущества ячейки: легко снимается и модернизируется (можно добавить платы).
Недостатки: соединение плат на гайках и болтах. Помните что пространство кейса над водой заполнено взрывоопасной смесью! Важно чтобы внутри кейса не было электрических соединений могущих повлечь возгорание и взрыв! Поэтому все соединения должны быть тщательно зажаты! Очень хорошо если гайки будут иметь антивибрационное исполнение с пластиковыми шайбами, которые хорошо держат.
Электрическая часть:
Таймер 555 используется как импульсный генератор с регулировкой частоты и ширины импульса. Генератор имеет три частотных диапазона. Переменные резисторы включены последовательно с сопротивлением 100 Ом, так что общее сопротивление не может быть меньше 100 Ом….
Первый генератор 555 имеет конденсаторы с большей емкостью, соответственно работает на более низких частотах, чем второй.
Выход с ноги 3 поступает на ногу 4 второго генератора. Этот сигнал включает и выключает второй генератор и формирует форму сигнала, показанную на схеме.
Выход 3 второго генератора 555 поступает на комбинацию резисторов 220ом/820 Ом. Транзистор работает в режиме усиления по току и ток в несколько ампер поступает на электроды. Диод 1N4007 защищает транзистор.
Транзистор BUZ350 MOSFET до 22 ампер и не должен греться. Но лучше установить его на радиатор — алюминиевую плату. Потребление тока имеет свои интересные особенности. Эта схема была использована Дэйвом Лоутоном для управления цилиндрическими электродами, погруженными в обычную водопроводную воду. С одной парой цилиндров ток был 1 ампер. Когда добавили вторую пару, ток увеличился менее чем на пол ампера. При добавлении третьей общий ток был менее двух ампер. Третья и четвертая – по 100 миллиампер каждая, а шестая практически не повлияла на потребление тока.
Хотя ток не очень велик, схема запитана через 6 амперный автомат либо через предохранитель для защиты от короткого замыкания.
Очевидно, что как минимум один бабблер (водный затвор) должен быть между ячейкой и двигателем. Это защита — если газ загорится вследствие неисправности двигателя. Крышка бабблера должна легко срываться при взрыве, чтобы предотвратить дальнейшее распространение ударной волны.
Печатную плату можно сделать такого вида:
Это один из наиболее простых и легких в изготовлении устройств данного типа. Все электродные платы одинакового размера, квадратные по форме (не обязательно). Платы тестируются магнитом: если на вертикальной поверхности платы магнит не держится, металл подходит.
Чтобы предотвратить замыкание между платами, необходимо просверлить дополнительные отверстия, и когда платы собираются в пакет вставить между ними пластиковые шайбы стандартной толщины, обеспечивающие зазор и зажать пластиковыми гайками на пластиковых шплинтах (болтах).
На электродной плате отрежьте верхний угол (Смотрите рис.) и просверлите отверстие в противоположном верхнем углу. Каждую вторую плату разверните так, чтобы отверстие было напротив среза.
Делайте электрическое соединение как показано:
Конструкция обеспечивает легкость для ремонта чистки и осмотра. Дополнительные отверстия, Пластиковые промежуточные шайбы, болты и гайки не показаны на фото. Но должно быть минимум три точки крепления каждой платы, чтобы обеспечить жесткость конструкции и зазор между платами.
Платы распложены так, чтобы избежать контакта с болтами кейса(последние должны быть утоплены в плексиглас и залиты силиконом) На конструкцию не влияет положение плат относительно стенок и общий объем кейса. На дне кейса две плоски из пластика обеспечивающих дополнительную фиксацию плат и свободный приток воды для замещения. (Пузырьки газа, поднимаясь вверх, создают поток воды.)
Электрические соединения между пачками сделаны полосами из нержавейки в виде скоб (для механической фиксации пачек).
Отделение воды от газа предотвращает попадание воды в трубку для вывода газа. Выполнено в виде фильтра состоящего из тонких проволочек нержавейки. Можно поставить пластик.
Главное чтобы газ свободно проходил, а вода не заливала трубку.
Как упоминалось ранее, абсолютно очевидно принять все возможные меры предосторожности. «Гидрокси» газ производимый ячейкой — это смесь водорода и кислорода, смешанных в идеальной пропорции для рекомбинации в воду. Скорость фронта горения смеси в 1000 раз выше, чем скорость фронта горения паров бензина. Стандартные устройства часто просто не работают. Самое лучшее устройство защиты — бабблер (водный затвор). Он прост, легок в изготовлении и обслуживании. Высота водного столба не менее 150мм. Смотрите рис.
В идеале бабблер должен иметь плотно закрывающуюся крышку, если газ внутри загорится ее должно мгновенно сорвать. Некоторые люди между бабблером и кейсом ставят специальный вентиль – отсекатель, предотвращающий попадание большого давления обратно в ячейку.
Если вы намереваетесь использовать с двигателем внутреннего сгорания, тщательно отрегулируйте зажигание (Смотрите дополнительный материал).
Электронная схема для насоса не критична.
Подойдет любая, которая включает насос , когда вода не достигает датчика и выключает когда достигает .
Вполне подойдет данная схема:
Если вы хотите использовать установку для отопления или приготовления пищи, имеется проблема. Водород горит с температурой, которую не выдерживает ни один металл. Стэн Мэйер решил эту проблему и запатентовал решение. Данное описание поможет вам преодолеть эти трудности:
Газ 72 попадает в горелку через вентиль 35. Горящий газ поднимается по вертикальной трубе 63 и затягивает за собой наружный воздух через отверстия 70 и 13, которые имеют скользящую крышку для контроля подачи. В чашке 40 собирается некоторое количество сгоревшего газа и возвращается назад через трубу 45 и смешивается с горящими газами в колонке горения. Регулировка подачи сгоревшего газа — вентиль 42. Большое количество сгоревшего газа (водяного пара) подается назад, что понижает температуру горения. Электрическое зажигание 20 упрощает розжиг.
Настройка ячейки.
Выключите первый генератор 555.
Отрегулируйте частоту второго генератора по максимальному выходу газа. Дэйв Лоутон нашел, что на его ячейке Мэйера резонансные точки были около 3кГц и 6кГц.
Включите первый генератор 555. Отрегулируйте по максимальному выходу газа. Регулировку производимого объема газа можно регулировать широтой импульса.
Модификации:
То же самое, только проще:
Схема превышает максимум эффективности по Фарадею на 300%. Дальнейшие эксперименты показали, что индукторы, используемые Стэнли Мэйером играют важную роль в дальнейшем повышении эффективности. Дэйв Лоутон предложил добавить два индуктора по 100 витков эмалированного медного провода 22 SWG (21 AWG) (это диаметр примерно 0.6- 0.7мм) на ферритовом стержне диаметром 9 мм и длиной 25мм. Улучшенная схема:
Повысим эффективность.
Ферритовый стержень тот же (диаметр 9мм, длина 25мм.), провод тоже. Намотка бифилярная. Использовать ферритовое кольцо — наилучшее возможное решение. Трансформатор с бифилярной намоткой также может быть намотан на любой ферритовый стержень любого диаметра и длины (по обновленным данным).
Дальнейшее развитие системы:
Когда мы производим гидрокси газ из воды, невозможно превысить Фарадеевский максимум без притока дополнительной энергии извне. Поскольку ячейка остается холодной, имеется большой объем производимого газа, что указывает на наличие этого эффекта. Сама идея захвата энергии из окружающего пространства базируется на очень коротком импульсе с идеальной, очень крутой характеристикой подъема и спада формы импульса. Эта дополнительная энергия называется «холодным электричеством», поскольку имеет характеристики отличные от обычного электричества. При прохождении через проводник последний нагревается и на нем «теряется» часть энергии в виде тепла. У холодного электричества противоположный эффект: проводник охлаждается в результате притока энергии извне. Ниже дано дальнейшее улучшение схемы. Заметьте, лампочка 12 вольт 10 Ватт ярко светится, ток потребления остался прежним, выход гидрокси не уменьшился!
Диоды Зенера 150 Вольт 10 Ватт- защита транзистора от пробоя на случай короткого замыкания.
Водородные двигатели на авто
Называть ленивый переход автомобильных двигателей на альтернативные источники энергии, мягко говоря, некорректно. Но тенденция уже намечена. Сначала стандарт Евро1 в 90-х годах прошлого века, потом все плотнее сужающиеся рамки допустимых выбросов в атмосферу. По большому счету, только очень богатые автомобильные производители пока предлагают альтернативу бензину и солярке. А начиналось все совсем не так.
Содержание:
- Первый автомобиль с водородным двигателем
- Что такое водородный двигатель
- Принцип работы двигателя с водородным генератором
- ДВС на водороде?
- Недостатки водородных моторов
Первый автомобиль с водородным двигателем
Поскольку речь пойдет сегодня о том, как использовать водородные двигатели на авто, о перспективах их появления на конвейерах автозаводов в принципе, то просто нельзя не вспомнить о том, что такой двигатель появился на 75 лет раньше бензинового силового агрегата.
Водородный двигатель призван решить не только экономическую проблему постоянного подорожания нефтепродуктов. В конце концов, нефть когда-то закончится и в тот момент будет поздно думать о ее альтернативе. С другой стороны, ученые ищут замену обычному топливу для автомобильных двигателей в буквальном смысле, чтобы спасти цивилизацию. Атмосфера планеты уже перенасыщена оксидами азота, оксидами серы, углекислым газом. А с ростом количества частного автомобильного транспорта даже в развивающихся странах, ситуация с экологическими показателями атмосферы планеты близка к критической.
Что такое водородный двигатель
Сегодня явно очерчено два направления, в которых работают конструкторы водородомобилей.
- Проводятся попытки научить работать на водороде обычный двигатель внутреннего сгорания.
- Использование топливных элементов на водороде для получения электричества, как источника энергии.
Оба эти направления считаются перспективными и уже можно говорить о более-менее результативных экспериментах в этой области.
К примеру, автомобиль Toyota Mirai работает по принципу гибридного автомобиля. Единственный вид используемой энергии — электричество. Но при этом электродвигатель питается как от никель-металлгидридной батареи, так и от водородного топливного элемента, так называемого электрохимического генератора.
Принцип работы двигателя с водородным генератором
Принцип работы водородомобиля не слишком сложен. Вот схематическое изображение устройства и принципа действия водородного агрегата.
- Встречный воздух подается через решетки в передней панели и в бампере.
- Генератор вырабатывает электрическую энергию, которая подается в аккумулятор.
- Также часть энергии идет на работу электродвигателя.
- Электродвигатель через систему привода вращает ведущие колеса.
- Вода, которая образована в результате химической реакции, сливается из автомобиля или автоматически, или по команде водителя.
Принцип работы водородного генератора также несложен. Он основан на химической реакции водорода и кислорода, в результате молекулярного взаимодействия которых вырабатывается электрическая энергия. Выше мы разместили наглядную схему, показывающую, как работает водородный топливный элемент.
ДВС на водороде?
Еще одно направление, по которому идут изобретатели и конструкторы — применение ДВС, который смог бы работать на смеси водорода и кислорода. Таких наработок существует больше. К примеру, Мазда, Форд, БМВ и МАН уже несколько лет совершенствуют конструкции водородомобилей. За основу они взяли не обычный поршневой двигатель внутреннего сгорания, а роторный. Это объясняется тем, что выпускной и впускной коллекторы расположены довольно близко друг к другу.
Однако и стандартный двигатель с кривошипно-шатунным механизмом также был использован в качестве эксперимента на автомобиле БМВ 7-й серии. Это был двигатель, который работал как на бензине, так и на водороде абсолютно независимо. 12-цилиндровый шестилитровый двигатель показывал мощность 260 сил, независимо от вида топлива. Расход водорода на сотню составлял около 50 литров. Водородный бак обеспечивал пробег в 200 км, после чего можно было переключить двигатель на бензин.
Недостатки водородных моторов
Проект провалился. Дело в том, что даже при минимальных переделках конструкции автомобиля, необходимо было устанавливать водородный бак, который занимал половину багажника. Кроме того, инфраструктура водородных заправок в мире насчитывает единицы точек, где можно заправить авто водородом.
Добывать водород своими руками не имеет никакого смысла, масштабы не те, да и заправочное оборудование должно быть идеально герметичным.
Ученые прогнозируют более динамичное развитие инфраструктуры водородных заправок только к 2030 году, не ранее. Получать чистый водород можно только двумя путями — либо методом электролиза, либо выделять его из природного газа, поскольку в природе чистого водорода не существует.
Перспектива получать водород из воды выглядит заманчиво, но инвесторы не стоят в очереди на финансирование постройки оборудования, необходимого для получения летучего газа из обычной воды. Разработки продолжаются, нефть потихоньку заканчивается, поэтому человечеству стоит задуматься об альтернативных видах топлива несколько активнее, пока не поздно. А пока, удачных всем дорог на наших дизельных и бензиновых автомобилях.
Читайте также:
Водородные двигатели на авто
4 — Оценок: 34
Преобразование классического автомобиля в экологически чистый автомобиль
Этот студент колледжа борется с изменением климата, делая автомобили более доступными по цене
в?
Этот вопрос — в буквальном смысле — движет Блейком Тернером, студентом колледжа в первом поколении из сельского Орегона, который изобрел революционный комплект для переоборудования автомобилей на водород.
За рулем своей бирюзы 1963 Chevrolet Corvair, Тернер на первый взгляд может не показаться послом топливной эффективности. Но откройте капот и приготовьтесь удивиться: двигатель старой школы Тернера оснащен комплектом, который может превратить любой двигатель, работающий на бензине, в двигатель, работающий на безуглеродном водороде.
Это рабочий прототип, который Тернер надеется масштабировать за один день. Его цель? Предоставить альтернативу людям, которые хотят ездить на экологически чистых автомобилях, но не могут позволить себе варианты, представленные в настоящее время на рынке. «Возьмите уже имеющуюся у вас машину и переделайте ее, — говорит он, — это гораздо более экологично, потому что вы не выбрасываете старую машину и покупаете новую».
Изобретение не входило в первоначальный план Тернера. Выросший в небольшом городке Медфорд, штат Орегон, в средней школе он решил пойти очень практичным путем: после школы поступить в общественный колледж, затем поступить в университет, а затем найти работу инженера-автомобилестроителя.
. Выбор карьеры имел смысл для Тернера. Во-первых, он унаследовал страсть к автомобилям, особенно к классике, от своего отца.
Во-вторых, он вырос в семье, где все «сделай сам». «Потому что у нас не было много денег, — говорит он, — если вы хотите что-то починить, вы не можете просто отнести это к механику, вы должны починить это сами». И так рано у него развился талант восстанавливать вещи.
Но химический проект, посвященный Дню Земли, полностью изменил его курс.
Это было весной 2018 года, и Тернер посещал занятия в Общественном колледже Роуг недалеко от своего родного города Медфорд. На День Земли его учитель химии дал ученикам задание на тему окружающей среды: разработать идею, которая могла бы помочь смягчить последствия изменения климата.
Недавняя единица класса работала на сгорании, говорит Тернер, и сгорание всегда напоминало ему об одном — автомобильном двигателе. Что, если, задавался он вопросом, бензиновый двигатель автомобиля можно было бы переоборудовать, чтобы вместо этого он работал на чисто горящем водороде? «Я подсчитал, — говорит он, — и обнаружил, что это не только возможно, но и реально практично».
Так родилась идея его химического проекта.
Собрав проект и представив его, Тернер перешел к другим делам. «Я сделал свою маленькую будку и немного рассказал об этом, вот и все», — говорит он.
Затем наставник предложил ему пойти еще дальше — создать прототип и представить его на InventOregon, региональном конкурсе изобретений среди университетов, спонсируемом Портлендским государственным университетом (PSU). «Я сидел и думал, что, может быть, я смогу сделать это по-настоящему», — говорит Тернер. Так вот, используя двигатель от своего же классического Corvair, он так и сделал.
После проб и ошибок с меньшим двигателем для картинга Тернер успешно переоборудовал двигатель автомобиля для работы на водороде. Вместе с несколькими другими инженерами и своим братом Мелом он разработал комплект, который можно было прикрутить к двигателю и активировать с помощью переключателя внутри автомобиля для перехода с бензина на водород. — Вам даже не нужно выходить из машины.
Они выставили его на конкурс, но появление прототипа в здании вызвало у некоторых удивление, вспоминает он. «Гинденбург всегда приходит на ум всякий раз, когда вы говорите о водороде».
Просто загнать машину внутрь было подвигом, потому что трансмиссия сломалась, и команде пришлось толкать ее по пандусу. И потом, после всех этих усилий, они не выиграли ни одного приза.
Тем не менее Тернер не растерялся. Следующие несколько месяцев он провел, дорабатывая свой дизайн и изучая, как продать свою идею и превратить ее в бизнес. Он переехал в Портленд и поступил в PSU, где программа Business Accelerator помогла ему еще больше развить концепцию. Он нанял Мела в качестве медиа-менеджера и студента бизнес-школы Шона Кривоногоффа в качестве бизнес-менеджера. По словам Тернера, он всегда считал себя изобретателем. Теперь он начал думать о себе и как о предпринимателе. Вместе со своим братом, сестрой и Кривоногофом он основал собственную стартап-компанию под названием Turner Automotive.
Команда приняла участие в другом конкурсе изобретений в PSU под названием CleanTech. На этот раз они выиграли главный приз, а также большинство второстепенных призов. Затем команда снова приняла участие в InventOregon 2019 и заняла второе место и приз зрительских симпатий.
Они продолжают участвовать в конкурсах технологий, изобретений и устойчивого развития и продолжают демонстрировать свои комплекты перед широкой аудиторией. Они также собрали дополнительные средства, чтобы превратить свой прототип в реальность.
В конце концов, Тернер хочет оказать влияние на общество и окружающую среду. «Я чувствую, что изменение климата — это, безусловно, самая большая проблема, которую нам как обществу предстоит решить», — объясняет он. И в своем стремлении сделать экологическую ответственность доступной для всех, он черпает вдохновение в еще более классическом автомобиле – модели T. Хотя это был не первый изобретенный автомобиль, он был первым автомобилем, который был широко доступен для большого количества людей.
сегмент населения.
Вот какое влияние я хочу иметь», — говорит Тернер. «Делать что-то, что, даже если люди не знают моего имени, они могут использовать и извлекать из этого пользу».
ARVE Ошибка: несоответствие src
провайдер: youtube
url: https://youtu.be/0eCuosZiCuY
src in org: https://www.youtube.com/embed/0eCuosZiCuY?feature=oembed&wmode=opaque
src в моде: https://www.youtube.com/embed/0eCuosZiCuY?wmode=opaque
src gen org: https://www.youtube.com/embed/0eCuosZiCuY
youtube.com/embed/0eCuosZiCuY?feature=oembed&wmode=opaque&iv_load_policy=3&modestbranding=1&rel=0&autohide=1&playsinline=0&autoplay=0″> Автомобили на водороде — как работают водородные топливные элементы Cars Work
Прямо сейчас вы можете сесть за руль автомобиля, который не сжигает ископаемое топливо, не производит загрязнения или парниковых газов, использует ту же химическую реакцию, что и ракеты, и имеет вдвое больший пробег, чем Tesla.
Это называется транспортное средство на водородных топливных элементах, но если вы не живете в Калифорнии, вы, возможно, никогда не видели его на дороге.
➡ Ты любишь крутые тачки. Мы любим крутые машины. Давайте поболтаем над ними вместе.
В наши дни электромобилям, приводимым в движение батареями, кажется, суждено господствовать на наших дорогах, в то время как водородные автомобили, когда-то считавшиеся транспортными средствами будущего, встречаются редко и относительно малоизвестны.
Топливные элементы на самом деле имеют много преимуществ по сравнению с конкурентами, в том числе большее количество миль на галлон и более быстрое время дозаправки.
Так что же случилось с водородными автомобилями, которые нам обещали?
Как работают автомобили на водороде
Toyota Mirai, автомобиль на водородных топливных элементах.
Клеменс Билан//Getty ImagesПервое, что вы должны знать: водородные автомобили — это электромобили . Мы склонны думать об электромобилях только с точки зрения транспортных средств с батарейным питанием, таких как Tesla, Nissan Leaf и Chevy Bolt, но, несмотря на то, что они работают на газообразном топливе, водородные топливные элементы фактически питают их автомобили электричеством.
«Когда мы говорим об электромобилях, это включает подключаемые гибриды, гибриды, электрические аккумуляторы, топливные элементы и все остальное, что может появиться позже, в котором все еще используется электродвигатель», — говорит Кит Випке, руководитель лабораторной программы по топливу.
клеточные и водородные технологии в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.
Но топливный элемент сильно отличается от батареи. Громадная литий-ионная батарея в животе Tesla Model S накапливает электрическую энергию в виде напряжения на аноде и катоде. Топливный элемент производит электричество посредством электрохимических реакций между топливом (обычно водородом) и кислородом воздуха. Во время реакции водород и кислород объединяются, производя электрическую энергию и безвредный водяной пар в качестве побочного продукта. Если эта первоначальная химическая реакция достаточно велика, она может привести в движение весь автомобиль.
Великие чтения
- Правдивая история «Форда против Феррари»
- Долетят ли реактивные самолеты до звезд?
- Что делает Jeep Wagoneer таким крутым
Этот танец механики и химии похож на водородно-кислородную реакцию, которая приводит в действие ракетные двигатели (вы можете помнить это из «Марсианина»).
В этом случае энергия, полученная в результате реакции, проходит через топливный элемент и производит электричество вместо взрыва. В обоих случаях высвобождается огромное количество энергии без токсичных побочных продуктов, что делает водородные топливные элементы таким отличным источником энергии для электромобилей.
Сам водород можно получить, проведя этот процесс в обратном порядке, который называется электролизом. Пропуская электрический ток через воду, H3O разделяется на водород и кислород. Однако чаще всего водород производится из природного газа в процессе, называемом конверсией метана с водяным паром, в котором пар высокой температуры и высокого давления смешивается с природным газом для создания водорода.
Этот танец механики и химии похож на водородно-кислородную реакцию, которая приводит в действие ракетные двигатели.
В ходе этого процесса выделяется некоторое количество углекислого газа, поэтому само водородное топливо не является на 100 % чистым.
Но он выгодно отличается от выбросов CO2, связанных с электрическими батареями и гибридами, и, очевидно, лучше, чем любой автомобиль, работающий на ископаемом топливе, с точки зрения воздействия на окружающую среду.
Штат Калифорния требует, чтобы по меньшей мере 33 процента водорода, поступающего в транспортные средства, поступало из возобновляемых источников, с надеждой в конечном итоге перейти к 100-процентному использованию возобновляемых источников энергии. Это ставит автомобили на топливных элементах в один ряд с электрическими батареями, работающими от сети.
Много плюсов, один дорогостоящий минус
Yoshikazu Tsuno//Getty Images
По мере того как электромобили выходят на первый план, автомобильная промышленность борется с двумя их основными недостатками для водителей. Во-первых, для полной зарядки автомобиля с аккумулятором могут потребоваться часы (если у вас нет доступа к быстрому зарядному устройству), а во-вторых, даже с полностью заряженным аккумулятором большинству электромобилей трудно проехать половину расстояния по сравнению с обычным автомобилем на одном заряде.
полный бак бензина.
В автомобилях на топливных элементах таких проблем нет. Водород можно закачивать в топливный бак автомобиля точно так же, как бензин. Вы можете быстро заправиться так же, как бензином или дизельным топливом. А когда у него полный бак, автомобиль на топливных элементах может проехать так же далеко, как и бензиновый автомобиль. У Toyota Mirai самый короткий запас хода среди всех коммерческих седанов на топливных элементах, представленных в настоящее время на рынке, и он проезжает 317 миль на полном баке. Это почти на 50 процентов больше, чем 220 миль, которые базовая модель Tesla Model 3 может проехать без подзарядки.
«Вы можете выбрать любой электродвигатель и применить его. Там нет преград.»
«Если вы посмотрите, сколько энергии на самом деле проходит через вашу руку, когда вы держите дозатор на бензоколонке, это порядка 1–2 мегаватт», — говорит Випке. Сравните это с 2 киловаттами — в тысячу раз меньшей мощностью — доступной в стандартной сетевой розетке.
Легко понять, почему время зарядки аккумулятора так велико.
Связанная история
- Когда Америка будет инвестировать в водородные поезда?
«С водородом вы по-прежнему перемещаете молекулы, — объясняет он. — Пока у вас есть достаточное давление и пути потока с низким сопротивлением, вы можете очень быстро доставлять молекулы от станции к машине».
Как только эти молекулы попадают в автомобиль, разница между автомобилем на топливных элементах и автомобилем на батарейках невелика. Аккумуляторные автомобили известны своей невероятно высокой производительностью — Tesla установила рекорд от 0 до 60 с одним автомобилем в 2017 году. Но, по словам Стивена Эллиса, менеджера по автомобилям на топливных элементах в американской Honda, автомобили на топливных элементах могут выстоять.
«Поставьте достаточно мотора в [Honda] Clarity, и он также сможет разогнаться до 0–60 раз», — говорит он.
«Опять же, топливный элемент Clarity — это полностью электрический автомобиль. Вы можете выбрать любой электродвигатель и применить его. Там нет преграды».
Однако в настоящее время за все эти преимущества приходится платить высокую цену. Автомобиль Honda Clarity на топливных элементах в настоящее время сдается в аренду почти в два раза дороже, чем его аккумуляторная модель. К счастью, это включает стоимость топлива, которая в настоящее время составляет около 14 долларов за килограмм водорода. С точки зрения энергии это эквивалентно примерно 5,60 доллара за галлон бензина. Стоимость как транспортного средства, так и топлива со временем должна снизиться, но на данный момент преимущества топливных элементов будут сопровождаться высокой ценой.
Наливай… Где именно?
Tomohiro Ohsumi//Getty Images
Теперь мы подходим к большому камню преткновения для автомобилей на топливных элементах: сегодня почти невозможно достать топливо за пределами Калифорнии.
Калифорнийское партнерство по топливным элементам перечисляет 40 действующих в настоящее время водородных заправочных станций, почти все в Лос-Анджелесе или районе залива. Если владелец автомобиля на топливных элементах хочет путешествовать по стране, ему не повезло.
«Потребители любят автомобили, — говорит Випке. «Задача действительно заключалась в том, чтобы построить заправочные станции достаточно быстро, чтобы не отставать от спроса».
Хотя индустрия топливных элементов не удовлетворяет этот спрос, дело не в недостатке усилий. Промышленность открывает примерно одну новую заправочную станцию в месяц и находится на пути к достижению своей цели по созданию 200 заправок в Калифорнии к 2025 году. 17 000 электрических зарядных станций для аккумуляторных автомобилей.
В остальных штатах США водородная инфраструктура практически отсутствует, а автомобили на топливных элементах не продаются в большинстве штатов.
В Нью-Йорке и Коннектикуте есть пара заправочных станций, но Випке говорит, что Северо-Восток отстает от Калифорнии на четыре-пять лет. Северо-восток с его плотностью и политическим климатом действительно может стать местом следующего водородного бума. Но построить надежную сеть будет сложнее, чем в Калифорнии.
Автобус на водородных топливных элементах транспортного управления округа Ориндж.
OCTA«Проблема заключалась в том, что это не один штат, поэтому вам нужно привлечь больше людей, вовлеченных в эту технологию и освоивших ее», — говорит Випке. «Это более медленный процесс».
По его оценкам, транспортные средства на топливных элементах потребуются еще годы, чтобы стать жизнеспособным видом транспорта в Нью-Йорке. Хотя это значительно отстает от гибридной и электрической инфраструктуры, Випке считает, что водородные автомобили могут сократить разрыв.
Связанная история
- Встречайте следующее поколение водородных автомобилей
«Одна из причин, по которой [автопроизводители] так воодушевлены водородом, заключается в том, что он предоставляет им автомобильную платформу с нулевым уровнем выбросов, которая фактически может заменить каждый автомобиль в их автопарке», — говорит он.
«Если у вас есть очень большой грузовик или внедорожник с возможностью буксировки и большим запасом хода, заменить эти автомобили электрическим приводом довольно сложно, если вы не используете водород».
Некоторые из этих транспортных средств уже существуют или находятся в разработке. General Motors исследует пикап на топливных элементах, Hyundai представила внедорожник на топливных элементах, а Toyota провела последние три года, разрабатывая и тестируя тягач с водородным двигателем. Жители округа Ориндж могут добираться до места назначения на автобусе на топливных элементах с 2016 года, и по стране курсирует 25 таких автобусов.
Хотя большинство американцев никогда не видели автомобиля на топливных элементах, когда-нибудь рядом с вами будет построена станция для заправки водородом. Как только они станут обычным явлением на северо-востоке, заправочные станции начнут расширяться вглубь от побережья, и Випке и Эллис считают, что через несколько десятилетий заправочные станции, а вместе с ними и водородные автомобили, будут практически повсюду.
Avery Thompson
twitter.com/physicallyavery
Подумайте о том, что через 20 лет все гибридные автомобили будут лежать на свалке, а их аккумуляторы будут выделять тяжелые металлы в почву!
Много денег вложено в создание непроницаемых резервуаров для транспортировки водорода, когда есть гораздо более простое решение, решение, которое вы можете создать самостоятельно.
Их акционеры не слишком благосклонно отнеслись бы, если бы они обратили все это на уши.
Это хорошо и для вас, и для окружающей среды!