Cealla breosla i gcarranna paisinéirí brabúsach cheana féin?
Ábhar
До недавнего времени технология топливных элементов была доступна только для некоммерческого применения. Он использовался, например, в космических полетах, а огромная стоимость производства 1 кВт энергии практически исключала его использование в более широких масштабах. Однако изобретение, сконструированное Уильямом Гроувом, со временем нашло широкое применение. Прочтите о водородных элементах и посмотрите, сможете ли вы позволить себе автомобиль с таким блоком питания!
Что такое топливный элемент?
Он представляет собой набор из двух электродов (отрицательный анод и положительный катод), разделенных полимерной мембраной. Ячейки должны вырабатывать электроэнергию из подаваемого к ним топлива. Важно отметить, что в отличие от традиционных аккумуляторных элементов к ним не нужно заранее подводить электричество, а сам топливный элемент не требует зарядки. Суть в том, чтобы снабдить его топливом, которое в обсуждаемых устройствах состоит из водорода и кислорода.
Топливные элементы – конструкция системы
В автомобиле, использующем топливный элемент, необходимы баки с водородом. Именно от них этот элемент поступает к электродам, где вырабатывается электричество. Система обычно также оснащена центральным блоком с преобразователем. Он преобразует постоянный ток в переменный, который можно использовать для питания электродвигателя. Именно он является сердцем автомобиля, черпающим свою мощь от текущих агрегатов.
Топливные элементы и принцип работы
Чтобы топливный элемент вырабатывал электричество, необходима химическая реакция. Для этого к электродам подаются молекулы водорода и кислорода из атмосферы. Водород, отдаваемый аноду, является причиной создания электронов и протонов. Кислород из атмосферы поступает к катоду и вступает в реакцию с электронами. Полупроницаемая полимерная мембрана обеспечивает доставку положительных протонов водорода к катоду. Там они соединяются с анионами оксидов, в результате чего образуется вода. С другой стороны, электроны, присутствующие на аноде, проходят через электрическую цепь для производства электричества.
Топливный элемент – применение
За пределами автомобильной промышленности топливный элемент имеет множество применений. Может использоваться как источник электроэнергии в местах без свободного доступа к электросети. Кроме того, ячейки этого типа хорошо работают на подводных лодках или космических станциях, где нет доступа к атмосферному воздуху. Кроме того, на топливных элементах работают мобильные роботы, бытовые устройства и системы аварийного энергоснабжения.
Топливные элементы – преимущества и недостатки технологии
Каковы преимущества топливного элемента? Он обеспечивает чистую энергию, не оказывающую негативного воздействия на окружающую среду. В результате реакции образуется электричество и вода (обычно в виде пара). Кроме того, в аварийных ситуациях, например, при взрыве или вскрытии резервуара, водород из-за своей малой массы вырывается вертикально и горит узким столбом огня. Топливный элемент также выделяется с точки зрения эффективности, так как достигает результатов в диапазоне 40-60%. Это уровень, недостижимый для камер сгорания, и давайте помнить, что эти параметры еще можно улучшить.
Водородный элемент и его недостатки
Теперь несколько слов о недостатках этого решения. Водород — самый распространенный элемент на Земле, но он очень легко образует соединения с другими элементами. Получить его в чистом виде непросто и требует особого технологического процесса. А этот (по крайней мере пока) очень дорогой. Когда дело доходит до водородного топливного элемента, цена, к сожалению, не внушает оптимизма. Проехать 1 километр можно даже в 5-6 раз больше, чем в случае с электродвигателем. Вторая проблема — отсутствие инфраструктуры для заправки водородом.
Автомобили на топливных элементах – примеры
Говоря об автомобилях, вот несколько моделей, которые успешно ездят на топливных элементах. Одним из самых популярных автомобилей на топливных элементах является Toyota Mirai. Это машина с баками емкостью более 140 литров. Он оснащен дополнительными батареями для накопления энергии во время неспешной езды. Производитель заявляет, что эта модель Toyota может проехать 700 километров на одной заправке. Mirai имеет мощность 182 л.с.
Другие транспортные средства, работающие на топливных элементах, необходимых для выработки электроэнергии, включают:
- Лексус ЛФ-ФК;
- Хонда FCX Ясность;
- Nissan X-Trail FCV (автомобиль на топливных элементах);
- Toyota FCHV (гибридный автомобиль на топливных элементах);
- топливный элемент Hyundai ix35;
- Электрический автобус на топливных элементах Ursus City Smile.
Есть ли у водородного элемента шанс зарекомендовать себя в автомобильной промышленности? Технология получения электроэнергии из топливных элементов не нова. Однако его трудно популяризировать среди легковых автомобилей без дешевого технологического процесса получения чистого водорода. Даже если автомобили на топливных элементах поступят в продажу для широкой публики, они все равно могут отставать с точки зрения экономической эффективности для среднего водителя. Поэтому традиционные электромобили по-прежнему кажутся наиболее интересным вариантом.
