Автомобиль на водороде — как это работает и имеет ли это смысл?
30.10.2015 р. в 22:37, interteam
Одни говорят что электрические, другие что гибриды, а третьи что это именно водородные двигатели являются будущим автомобилестроения. В то время как автомобили использующие преимущества первых двух изобретений быстро набирают популярность, первые серийные авто на водородных топливных элементах доступны на рынке всего несколько месяцев (и это только на японском, на международном всего неделю или две). Речь идет о модели Toyota Mirai. Базовые знания на тему действия такого привода мало кому известны. Поэтому сейчас наверное самое время чтобы это изменить.
Электродвигатели имеют множество преимуществ по отношению к представителям с внутренним сгоранием: очень большой крутящий момент, возможность работы в очень широком диапазоне оборотов, простота и долговечность в результате минимального количества подвижных частей, легкость и точность управления параметрами, небольшие размеры и масса, или наконец кпд до 98%(для обычных двигателей внутреннего сгорания это всего в около 33 процента).
Электрические двигателя не доминировали на рынке по двум причинам. Первая- это цена. Вторая же гораздо более серьезная – отсутствие автономного источника энергии. Огромные, очень емкие аккумуляторы, которые могут быть заряжены из розетки, позволяют осуществление пробега в несколько сотен километров, но после этого вы должны посвятить по крайней мере несколько десятков минут для очередного пополнения энергии.
Именно эту проблему должны решить, водородные топливные элементы. Они производят электрический ток – он является непосредственным результатом реакции топлива с кислородом воздуха, без поршней, цилиндров и других движущихся элементов. В ракетных двигателях водород сжигается при температуре почти в 3 тысячи градусов по Цельсию. Для машины это бы не подошло, поэтому в топливных элементах окисление происходит на холодную, с использованием катализатора.
В автомобиле Toyota Mirai используется комплект топливных элементов с полимерным электролитом – это совершенно новая конструкция мощностью 114 квт (155 лошадиных сил). Он весит всего 56 кг и имеет объем 37 дм3, благодаря чему его удалось разместить под полом транспортного средства. Там также были установлены два резервуара для водорода (фронтальный, объемом 60 литров и задний – 62,4 л). Они были сделаны из многослойного композита и выдерживают давление 70 Мпа. Внутренняя нейлоновая подкладка обеспечивает необходимую герметичность, далее слой армированного композита из углеродного волокна дающий прочность, и наконец внешний слой композита из стекловолокна гарантирующий устойчивость к механическим повреждениям.
Конструкторам Toyota удалось достичь мощности составляющей 3,1 квт/дм3. Для повышения производительности системы, между системой топливных элементов и блоком мощности установлен электронный преобразователь, задачей которого является повышение напряжения до 650 вольт. Его использование позволило уменьшить количество топливных элементов и снижение веса всей системы. В моменты наибольшего спроса мощности, т. е. при резком ускорении (а Mirai может разгоняться до 178 км/ч), топливные элементы поддерживаются аккумулятором.
Водородное топливо подразумевает также чистоту выхлопных газов – из трубы выходит только водяной пар. Более того, водород может быть полностью возобновляемым топливом. Экологи являются сторонниками этого типа двигателей еще по нескольким другим причинам – отсутствие необходимости в смене моторного масла и ремней, или отсутствует износ тормозных колодок путем ингибирования рекуперации. Еще одним плюсом является тихая работа (как и в случае обычных электрических автомобилей). Полностью дополняет всю картину возможность проехать 480 км на одной заправке, которая кроме того занимает всего 3 минуты. Ниже представлена небольшая презентация данного автомобиля.
