Содержание
Водород в автомобилях: Опасности и сложности использования
Плюсы и минусы использования водорода в качестве автомобильного топлива
Начало 21-го века, как и само начало XX века, также считается временем перемен. Вновь перед населением нашей Планеты замаячила технологическая революция и вновь главное место в ней занимают, как и всегда — автомобили. Как и сто лет назад быстрыми темпами начали развиваться альтернативные виды транспорта, не связанные с привычными нам двигателями внутреннего сгорания. Все чаще можно увидеть на дорогах мира автомобили гибриды, которые приводятся в движение электродвигателем и ДВС. В развитых странах Мира и Европы все чаще входят в обиход электрокары. Совсем еще недавно, каких-то 7 — 10 лет назад, ученные и инженеры пророчили таким машинам с ДВС большое будущее, работающим на самом распространенном элементе в нашей вселенной — водороде. Все это человечество уже проходило в начале прошлого столетия. А потому, заново и вновь подтверждает свою актуальность распространенное по всему белу свету изречение: «Все новое — это хорошо забытое старое».
Сейчас наша Планета переживает новый кризис,- нефтяной. Только связан он не с дефицитом черного золота ставшего на 100 лет локомотивом развития всего человечества, а с перенасыщенностью данного вида товара на рынке. Это быть может и есть тот первый сигнал говорящий нам о том, что «нефтяной век» подходит к своему концу. Как говорят, — каменный век закончился не потому что закончились камни. Поэтому нам так важно сегодня развивать запасной план (запасной источник знергии, для авто в том числе) на случай, если…
21 век в автомобильном мире будет веком распространения технологий будущего. Но не всем новым технологиям суждено выиграть в этом естественном отборе.
И так, приступим. Менее десяти лет назад единственной реальной альтернативой ископаемым видам топлива был по сути водород. Прошли годы, а никаких серьезных подвижек в этом направлении так сделано и не было. Наоборот, аутсайдер того времени то есть электрокар, из пешек, перешел в дамки, с появлением автомобиля Tesla и разработкой очень надежных и прогрессивных аккумуляторов, из которых всем стало ясно, что электрические автомобили — это всерьез и надолго.
Почему так получилось? Ведь водородный ДВС был практически идеальным способом приводить в движение автомобиль. Он не требовал больших вложений в разработку нового агрегата (водород может использоваться в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания). По данным статистики, в случае использования водородного топлива мощность мотора упадет с 82 — до 65%, по сравнению с обычным бензиновым мотором. Но внеся небольшие изменения в саму систему зажигания, мощность того же двигателя сразу увеличится до 118%.
Первый плюс ДВС работающего на водороде: -необходимы минимальные изменения в конструкции двигателя для того, чтобы мотор перевести на новый вид топлива
Экологичность такого вида топлива тоже не подвергается сомнениям. Последняя серийная разработка японской автомобилестроительной корпорации «Toyota» доказала, что «выхлоп» водородного автомобиля можно…по-просту пить. Это лмчно продемонстрировал один зарубежный автожурналист.
Он сделал несколько глотков воды поступающей прямо из выхлопной трубы автомобиля Toyota Mirai, и тут-же сказал, что на вкус данная вода вполне себе даже ничего, настоящая дистиллированная, без примесей.
Второй плюс этих ДВС — экологичность. Никакого загрязнения окружающей среды вредными выбросами в атмосферу. Значит, сведение к минимуму этих парниковых газов и спасение нашей прекрасной Планеты. Вот к чему может привести использование этого вида топлива.
Следующий фактор о водородных двигателях (его косвенно можно считать таковым). Исторически так уж сложилось, что водородом заправляли еще «автопионеров» среди ДВС. Первый такой водородный двигатель был построен французским конструктором Франсуа Исаак де Ривазом аж в 1806 году.
Не забудем и те героические времена истории Нашей с вами страны. В блокадном Ленинграде на водород было переведено более 500 автомобилей. И они без особых проблем несли свою непростую но нужную службу.
Получается, что водород, как топливо для сжигания в ДВС, используют уже достаточно давно. Значит и особых проблем в создании современного автомобиля не должно просто быть.
Четвертый значительный фактор говорящий за целесообразность использования вещества с формулой h3- это его колоссальная распространенность на планете. h3 (водород) можно получать даже из отходов и сточных вод.
Часто встречающиеся в природе вещества достаточно дешево стоят. Значит и водородное топливо не должно быть дорогим.
Пятый фактор. — Водород может использоваться не только в ДВС. Технологии также позволяют применять его в так называемом «топливном элементе».
Топливный элемент отделяет один электрон в атоме водорода от одного протона и использует электроны для получения электрического тока. Это электричество способно питать двигатель в электрокаре. В самих топливных элементах также не используется ископаемое топливо, поэтому таковые (топливные элементы) по-просту не загрязняют окружающую среду.
И главное достоинство — они безопасны, водород не может сам по себе самопроизвольно испарится из них. Казалось бы, просто идеальный преемник двигателю внутреннего сгорания в качестве источника энергии для автомобилей 21-го века.
Использование водорода может происходить в различных силовых установках, делая его таким образом более гибким к развитию технологий. Разрабатываемые современные водородные автомобили в основном используют эту данную схему, как наиболее безопасную и продуктивную.
Не мало плюсов, неправда ли друзья? И они все очень даже весомые. Но почему тогда до сих пор мы не видим миллионы водородных самодвижущихся экипажей вокруг нас по всей планете? На то есть свои определенные причины, и они также очень сегодня важны.
Смотрите также: Десять самых странных источников энергии для автомобильных двигателей
Давайте рассмотрим некоторые из причин, в том числе серьезные опасности, которые могут быть связаны с водородной энергетикой.
Первый минус. -Да, это правда, водород самый распространенный элемент во всей Вселенной, однако на самой Земле в чистом виде газообразный водород найти сегодня практически невозможно. Этот газ необычайно легок. Поэтому в чистом виде он очень быстро (почти моментально) поднимается к верхним слоям атмосферы и уходит дальше в безвоздушное пространство.
В подавляющем большинстве случаев атомы водорода связаны с другими типами атомов в разнообразные молекулы, которые образуют после этого различные вещества. Вот например, h3O, более известная нам всем, как вода, или тот же СН4, также известный, как метан, оба эти элемента содержат в себе молекулы водорода.
Смотрите также: Истинные радиационные опасности в нашей окружающей среде
Поэтому получается, прежде чем водород может быть использован в качестве альтернативного топлива, он сначала должен быть извлечен из этих самых веществ, а затем уже переведен в особое состояние, то есть как правило, в тот самый сжиженный и необходимый нам вид.
На все эти действия потребуются очень большие затраты энергии, а значит и коллосальные материальные средства. К примеру, для извлечения h3 (водорода) из воды с помощью электролиза требуется большое количество электроэнергии, что на данный момент просто нерентабельно. По разным подсчетам стоимость 1 литра сжиженного водорода составляет примерно от $2 долларов и до 8 Евро, в зависимости от способа его добычи.
Следующим звеном в цепочке под номером два идет: -отсутствие развитой структурной сети самих водородных заправок. Стоимость оборудования для таких заправочных станций в разы выше, чем у обычной АЗС. Существует различные проекты для водородозаправляющих станций, как от классических АЗС, так и до частных минизаправок. При сегодняшнем развитии смежных технологий все эти проекты чрезвычайно дороги и относительно опасны.
Развитие сети водородных заправок дело будущих десятилетий. Именно столько должно пройти времени, чтобы стоимость их постройки была целесообразной.
Существуют ли опасности, которые связаны с наличием большого количества чистого водорода скопившегося в одном месте? Безусловно существует. Когда жидкий водород хранится в резервуарах, это безопасно, но стоит ему просочится в окружающую среду, как он моментально превращается в гремучую смесь (гремучий газ).
Водородный автомобиль BMW: Прототип
В плюсах мы уже отметили, что водородом можно заправлять автомобили с обычным двигателем внутреннего сгорания (в домашних условиях не повторять! ОПАСНО!!!), но однако, этот обычный двигатель проработает на чистом водороде не долго. Он быстро сломается. При сгорании водородной смеси выделяется большее количество тепла, чем при сгорании того же бензина, а это может привести под высокими нагрузками к перегреву клапанов и поршней двигателя. Помимо этого ,под воздействием высоких температур h3 (водород) может влиять на саму смазку в двигателе и на материалы из которых сделан мотор, что непременно приведет к повышенному износу рабочих частей агрегата.
Отсюда мы делаем неутешительный вывод: -без очень дорогостоящей модернизации ДВС, которая должна приспособить мотор к работе на этом виде горючего, использование водорода как топлива не приведет к ожидаемому результату.
А пока все построенные объекты для заправки автомобилей водородом скорее всего используются в качестве рекламного хода и для демонстрации возможностей будущего.
Топливные ячейки стоят на третьей позиции в качестве минусов. Эти вроде безопасные элементы тоже не избежали тернистого пути метода проб и ошибок. Как и с теми же заправочными станциями и с теми же двигателями ДВС, все упирается именно в стоимость применяемых на данный момент технологий.
Приведем один пример. В качестве катализатора в этих топливных элементах используется на данный момент платина. А теперь представляете друзья стоимость такой детали?!
Некоторые технологии для ДВС настолько дороги, что проще купить жене платиновое кольцо с бриллиантом, чем заменить сломавшуюся деталь в водородном автомобиле.
Хорошая новость в этом достаточно дорогом деле заключается в том, что ученные непрерывно день-изо-дня ищут замену этому драгоценному металлу. Разрабатываются все новые технологии, проходят тестирования новые современные материалы. В конечном итоге ученые надеются, что «топливные элементы будущего» могут существенно снизить себестоимость сегодняшних элементов в 1000 раз и более.
И наконец последними, возглавляющими наш список минусов водородных технологий являются: — смертельные опасности, связанные с жидким и газообразным водородом.
Возглавляет окончательный список проблем — само возгорание водорода. В присутствии окислителя, т.е. кислорода, водород может сам по-себе просто загореться. Иногда такое возгорание происходит в виде взрыва. Согласно проведенным исследованиям было установлено, что для воспламенения водорода достаточно всего одной 10(десятой) частички энергии, что требуется для воспламенения бензина. Проще говоря можно сказать, что достаточно всего маленькой искры от статического электричества, чтобы этот гремучий газ вспыхнул.
Еще одна проблема кроется в том, что это пламя водорода почти невидимо. При возгорании водорода пламя настолько тускло, что с ним не так-то просто бороться (справиться).
Это интересно: 5 «зеленых» технологий из-за которых мы не понимаем, почему бензин до сих пор так популярен
А вот друзья еще одно летальное свойство водорода: -он может привести к удушью. h3 конечно не ядовит, но, если вы начнете дышать чистым водородом, то можете просто задохнуться и все потому, что будете просто-напросто лишены обычного кислорода. И хуже того, распознать, что концентрация водорода в воздухе очень высока просто невозможно, так как он совсем невидим и не имеет запаха, так же как и сам кислород.
И наконец последняя причина. Как и любой сжиженный газ водород имеет очень низкую температуру. При утечке из бака и непосредственным контактом с открытыми участками тела человека, он может привести к серьезному обморожению.
Действительно ли водород на столько опасен?
Наверное, после всего прочитанного Вы будете уважаемые читатели просто в шоке, что водород на столько опасен.
И возможно никогда не захочете покупать себе водородный автомобиль, если в будущем у вас появится такая возможность(?).
На самом деле не все так уж и плохо. Поскольку газообразный водород чрезвычайно легок, то при утечке он быстро рассеется в самой атмосфере. Тогда ни какой гремучей смеси не получится и опасность взрыва будет сведена к минимуму.
Что касается опасности удушья, то мы ответим вам так: –такая проблема может случиться только в замкнутом пространстве, например в гараже. Если же утечка водорода произойдет на открытом воздухе, то его концентрация будет незначительной и небольшой, опасности для жизни она не представляет.
И напоследок: -самые известные водородные автомобили современности:
Honda FCX Clarity
Mercedes-Benz F-CELL
Toyota Mirai
BMW Hydrogen 7
Mazda RX-8 hydrogen
Водородные электромобили / Хабр
Говоря об электромобилях, большинство людей думают о транспортных средствах, которые питаются электричеством от розетки и имеют большую батарею.
Существует еще одна технология привода, на которую возлагают большие надежды эксперты, например, топливный элемент, работающий на водороде.
Как работает водородный привод?
Водородные автомобили приводятся в движение электродвигателем. Вот почему они также являются электрическими автомобилями. Распространенная аббревиатура — FCEV «Электромобиль на топливном элементе».
Решающее отличие от других электромобилей то, что автомобили на водороде производят собственное электричество, а не получают энергию от встроенной батареи, как в случае с полностью электрическими автомобилями или гибридными автомобилями, которые можно заряжать от внешнего источника питания. Водородные автомобили имеют на борту, так сказать, собственную эффективную силовую установку. И эта силовая установка — топливный элемент.
В топливном элементе электрическая энергия вырабатывается из водорода и кислорода. В зависимости от требований эта энергия подается на электродвигатель и/или аккумулятор.
Brennstoffzelle — топливный элемент, Batterie – аккумулятор, Wasserstoff-Tank – водородный баллон, Elektromotor – электромотор, Tankstutzen – сопло бака.
Чтобы понять, как работают водородные автомобили, мы должны сначала выяснить, что такое водород на самом деле.
Водород h3 – бесцветный газ без запаха. Он не встречается в природе в виде чистого газа, а всегда образует соединения с другими веществами, такими как кислород или углерод. Он нежизнеспособен сам по себе, так сказать, и всегда нуждается в партнере.
Что происходит в топливном элементе?
В топливный элемент водород поступает из баллона и делает то, что всегда делает в природе — ищет партнера. Так как кроме него в системе есть только воздух, то он берет в качестве партнера по соединению кислород из воздуха.
В результате реакции получается электрическая энергия, тепло и вода (H₂O).
В зависимости от того, что требуется в конкретной ситуации вождения, электричество, вырабатываемое топливным элементом, идет двумя путями: оно поступает к электродвигателю и непосредственно приводит в движение автомобиль.
Или оно заряжает аккумулятор, который служит буфером до тех пор, пока энергия не понадобится для привода. Эта так называемая буферная батарея по производительности значительно меньше и, следовательно, легче, чем батарея полностью электрического автомобиля, поскольку она постоянно питается от топливного элемента.
Вода же выбрасывается через выхлопные газы в виде водяного пара. Таким образом, водородный автомобиль не имеет вредных выбросов.
Как и другие электронные автомобили, водородные автомобили могут восстанавливать энергию торможения. Электродвигатель преобразует кинетическую энергию автомобиля обратно в электрическую энергию и подает ее в буферную батарею.
Плюсы и минусы водородных автомобилей для пользователей
Преимущества и недостатки приводной техники можно рассматривать с двух основных точек зрения: с точки зрения пользователя и с точки зрения защиты окружающей среды. Если технология зарекомендовала себя как альтернатива двигателю внутреннего сгорания, она должна быть удобной для пользователя и значительно сокращать выбросы загрязняющих веществ.
Преимущества для пользователей:
Водородные автомобили питаются исключительно от электричества. Ощущения от вождения аналогичны известным электромобилям. Почти полное отсутствие шума двигателя и импульсивного ускорения, поскольку электродвигатели обеспечивают полный крутящий момент даже на малых скоростях.
Важнейшее преимущество — короткое время заправки. В зависимости от зарядной станции и емкости аккумулятора, для полной зарядки полностью электрических транспортных средств в настоящее время требуется от 30 минут до нескольких часов. Водородный бак автомобиля на топливных элементах заправляется менее чем за пять минут. Это ставит удобство автомобиля для клиентов на уровень обычного автомобиля.
Еще одно большое преимущество на данный момент по сравнению с чисто электрическими автомобилями — автомобили на водороде имеют больший запас хода. Полного водородного бака хватает примерно на 500 километров пробега. Автомобили с батарейным питанием достигают этого значения с очень большими батареями, что, в свою очередь, приводит к увеличению веса автомобиля и увеличению времени зарядки.
Запас хода водородного автомобиля не зависит от температуры наружного воздуха, поэтому он не ухудшается в холодную погоду.
Текущие недостатки для пользователей:
Самый большой недостаток водородных автомобилей на данный момент — мало вариантов дозаправки. Водород заправляется на специальных колонках, которые, вероятно, в будущем появятся на обычных заправках. Однако в настоящее время существует очень мало водородных заправочных станций. На конец 2019 года в Германии насчитывалось около 100 АЗС, а в США — около 40.
Чтобы ускорить расширение инфраструктуры, по крайней мере, в Германии, производители транспортных средств, такие как BMW, объединили усилия с производителями водорода и операторами заправочных станций в рамках инициативы Партнерство в области чистой энергии. Планируется расширить сеть заправочных станций до 130 в 2022 году. Это позволит эксплуатировать около 60 000 водородных автомобилей на дорогах Германии. При соответствующем увеличении количества автомобилей следующим этапом станет 400 заправочных станций к 2025 году.
Также необходимо установить больше заправочных станций в других странах.
Сколько стоит водородный автомобиль и почему?
Помимо редкой сети заправок, есть еще одна причина все еще низкого спроса на водородные автомобили: их сравнительно высокая цена. Несколько моделей с приводом на топливных элементах, которые уже доступны на рынке, стоят около 70 000 евро за автомобиль среднего или высшего класса. Это делает их почти в два раза дороже, чем сопоставимые чисто электрические или гибридные автомобили.
Есть много причин, по которым водородные автомобили в настоящее время все еще дороги. Помимо небольших объемов и отсутствия индустриализации в производстве, играет роль и спрос на платину. Драгоценный металл служит катализатором в производстве электроэнергии. Однако количество платины, необходимой для автомобильных топливных элементов, уже значительно сократилось.
Еще одна причина высокой цены: водородные автомобили, как правило, являются более крупными транспортными средствами.
Потому что водородный бак или баки занимают много места. С другой стороны, чисто аккумуляторный электропривод также подходит для небольшого автомобиля. Вот почему классические электромобили есть во всех сегментах транспортных средств.
В дополнение к затратам на приобретение, эксплуатационные расходы играют важную роль в рентабельности технологии привода. В случае с водородным автомобилем они зависят не в последнюю очередь от цены на топливо. Килограмм водорода в настоящее время стоит 9,50 евро в Германии и около 14 долларов в США. Автомобиль на топливных элементах может проехать около 100 километров на одном килограмме водорода.
Это означает, что стоимость километра водородного автомобиля в настоящее время почти в два раза выше, чем у автомобиля с батарейным питанием при зарядке дома.
Насколько экологически чистым и устойчивым является водородный двигатель?
Альтернативные приводы должны сокращать выбросы загрязняющих веществ, в частности, вредного для климата CO2, а также вредных газов, таких как оксиды азота.
Выхлопной воздух водородного автомобиля состоит из чистого водяного пара. Таким образом, привод на топливных элементах не имеет вредных выбросов. Так он поддерживает чистоту воздуха в городах. Но защищает ли он климат в то же время?
Это зависит от условий, при которых был получен водород. Для производства водорода требуется электрическая энергия. В процессе электролиза электричество расщепляет воду на ее составляющие – водород и кислород. Если используемая электроэнергия поступает из возобновляемых источников энергии, производство водорода имеет нейтральный климатический баланс. Если используется ископаемое топливо, это в итоге отрицательно сказывается на климатическом балансе водородного автомобиля.
Выгодно было бы использовать водород, который получается в качестве побочного продукта в многочисленных промышленных процессах и до сих пор выбрасывается как отходы. В этих случаях нужна только его очистка.
В отличие от ископаемого топлива, водород можно производить везде, где есть электричество и вода, теоретически даже непосредственно на заправочных станциях, сократив транспортные расходы в будущем.
Вывод: водородный двигатель может обеспечить экологически устойчивую мобильность. Предпосылками для этого являются, в частности, использование регенеративной энергии при производстве водорода и расширение технической инфраструктуры для достижения более коротких транспортных маршрутов.
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп.
класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Дни водородных автомобилей уже прошли – Asia Times
Автомобили на водородных топливных элементах появились как альтернатива автомобилям с электродвигателями и двигателями внутреннего сгорания в начале 2000-х годов. Многие считали, что это путь к универсальному экологичному автомобилестроению. Работая за счет химической реакции между водородом и кислородом, они производят только воду.
Технология также обещала традиционные ощущения от вождения. Водители могут заправляться на заправочных станциях, а запас хода водородного автомобиля сравним с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. Технология водородных транспортных средств также предоставила нефтяным компаниям возможность переключить свою деятельность на производство и транспортировку водорода и заправку водородом на существующих станциях.
В 2016 году правительство Великобритании подтвердило свою приверженность этой технологии, инвестировав 2 миллиона фунтов стерлингов в продвижение водородных автомобилей среди британских предприятий.
Недавно Европейский парламент согласился установить минимальные национальные цели для развертывания инфраструктуры альтернативных видов топлива. В соответствии с этой структурой через каждые 100 км вдоль основных дорог ЕС будет располагаться как минимум одна водородная заправочная станция.
Но теперь автомобили на водороде почти исчезли. Toyota и Hyundai, единственные производители автомобилей, производящие водородные автомобили для рынка Великобритании, продали в стране всего 12 водородных автомобилей в 2021 году. Ранее в этом году Shell закрыла все свои водородные заправочные станции в Великобритании.
Тем временем популярность электромобилей, несмотря на то, что они не обеспечивают запас хода или быструю заправку водородного автомобиля, резко возросла. В 2010 году в Великобритании было продано 138 электромобилей. В 2021 году этот показатель вырос примерно до 190 000 ежегодных продаж.
Инфраструктура имеет ключевое значение
Типы транспортных средств не конкурируют друг с другом напрямую.
Наоборот, это случай конкуренции между национальными технологическими системами. И в этом случае технически превосходный продукт редко побеждает.
Магнитофон Betamax не смог завоевать рынок видеокассет в 1980-х годах, несмотря на то, что технически превосходил своих конкурентов. Домашняя видеосистема более низкого качества (VHS) смогла занять доминирующую долю на рынке благодаря лучшей инфраструктуре цепочки поставок.
Поскольку видеокассеты продаются в большем количестве магазинов видеопроката, кассеты VHS были просто более доступны, чем Betamax.
Водородные и электрические транспортные средства также зависят от более широких технологических систем. Один основан на производстве электроэнергии, а другой на поставке водорода.
Преимущество электромобилей состоит в том, что они могут зависеть от существующей системы производства и распределения электроэнергии – электрической сети. Электромобиль можно заряжать везде, где есть доступ к розетке.
Производитель электромобилей Tesla извлек выгоду из этого.
Уже имея клиентскую базу, Tesla смогла одновременно создавать свои автомобили и инфраструктуру для подзарядки. В 2021 году они произвели более 900 000 новых автомобилей и установили глобальную сеть быстрой зарядки из 35 000 нагнетателей для их поддержки.
Водородных заправочных станций очень мало. Фото: Weibo
Инфраструктура, существующая для поддержки водородных транспортных средств, ограничена по сравнению с ней и потребует значительных инвестиций для внедрения. Только трубопроводная инфраструктура, необходимая для европейской системы распределения водорода, оценивается в 80–143 миллиарда евро.
Поскольку водород необходимо сжимать и транспортировать либо в газообразном, либо в жидком виде, цепочки поставок также должны быть переработаны. Стоимость разработки водородных заправочных станций и увеличения производства водорода также будет значительной. Производство водорода в настоящее время составляет всего 3% мирового спроса на энергию.
Но в настоящее время правительства и предприятия не желают делать необходимые инвестиции.
Экономического смысла в строительстве инфраструктуры мало, если сеть автомобилей слишком мала для ее использования. Но в то же время спрос на водородные автомобили будет оставаться низким до тех пор, пока они не будут поддерживаться совместимой инфраструктурой.
Уроки водородного автомобиля
Внедрение сложных технологий и инфраструктур всегда зависело от инвестиций в крупномасштабные технологические системы. Но перед правительствами стоит выбор, какие технологии они поддерживают.
Инвестиции в технологии для создания систем общественного транспорта в городах развитых стран на рубеже 20-го века, для ведения войн и обеспечения современной экономики появились в то время, когда правительства взяли на себя ответственность за необходимость инвестировать, планировать и контролировать производство и потребление в национальных интересах.
Крупномасштабные национальные инфраструктурные проекты, включая ядерную энергетику и оружейные программы, электрификацию железных дорог, разработку высокоскоростных поездов и пилотируемых космических миссий, осуществлялись на протяжении оставшейся части века.
Все они требовали скоординированных усилий для их осуществления. Это включало государственное финансирование, создание новых институтов, таких как NASA и British Rail, исследовательские гранты для производителей и постановку четких целей.
Правительства также были заказчиками этих технологий. Правительство США, например, заключило с программой космических технологий Илона Маска SpaceX контракт на проведение запусков в целях национальной безопасности для вооруженных сил США.
Планирование и строительство таких систем всегда основывалось на идее, что на карту поставлены национальные интересы. Это имело место независимо от того, было ли мотивировано обеспечение надлежащей военной обороны, чтобы быть конкурентоспособным на международном уровне или обеспечить социальные выгоды путем запуска спутников и развития систем общественного транспорта.
Смешанная автомобильная экономика, состоящая из водорода и электромобилей, может ускорить переход к нулевым выбросам.
Но жизнеспособная водородная автомобильная система потребует огромных инвестиций.
Для этого потребуется создание новых сложных технологических систем и фундаментальный сдвиг в политическом мышлении и общественном дискурсе.
Том Стейси — старший преподаватель по управлению операциями и цепочками поставок Университета Англии Раскин, а Крис Айвори — директор Исследовательского центра инновационной практики управления Университета Англии Раскин
Эта статья перепечатана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.
Новый водородный автомобиль, который проезжает 2000 км на одном баке
Новый водородный автомобиль, который проезжает 2000 км на одном баке.
Volkswagen работает над новым топливным элементом, который намного дешевле нынешних и обещает водородным автомобилям, способным проехать 2000 километров на одном баке.
Volkswagen только что подал заявку на регистрацию патента на новый водородный топливный элемент, который, помимо того, что будет дешевле нынешних, сможет, по словам его создателей, дать автомобилям запас хода до 2000 километров без заправка.
Эта новость представляет собой изменение позиции Volkswagen в отношении водорода. Как Илон Маск делает каждый раз, когда у него есть возможность, генеральный директор немецкого производителя Герберт Дисс отрицал потенциал водорода в качестве источника энергии для электромобилей в твите, опубликованном в мае 2022 года.
Доказано, что водородный автомобиль не решает климатической проблемы.
«На транспорте взяла верх электрификация. Фальшивые дебаты — пустая трата времени. Пожалуйста, прислушайтесь к науке».
Das Wasserstoff-Auto ist nachgewiesen NICHT die Klimalösung. Im Verkehr Hat Sich Die Elektrifizierung durchgesetzt. Scheindebatten sind reine Zeitverschwendung. Bitte auf die Wissenschaft hören! @ArminLaschet @OlafScholz @andreasscheuer @ABaerbock https://t.co/LfErDmBs5R
— Герберт Дисс (@Herbert_Diess) 18 мая 2021 г.
Заявка на патент на этот новый топливный элемент, поданная совместно с немецкой компанией Kraftwerk Tubes, показывает, что Volkswagen не хочет терять водородный поезд и работает над развитием этой технологии вне поля зрения общественности.
Как это работает
Огромные батареи электромобилей — это аккумуляторы электричества, которое высвобождается в соответствии с потребностями автомобиля. Водородные топливные элементы, напротив, способны генерировать собственное электричество.
Для этого им нужен резервуар высокого давления, в котором хранится водород в виде газа (если бы он был жидким, его нужно было бы хранить при очень низких температурах), и топливный элемент, преобразующий водород в электричество.
Топливные элементы также имеют анод и катод, как батареи. Водород поступает через анод и проходит через мембрану электролита, которая отвечает за разделение водорода (h3) на протон (H+) и электрон (e-). Затем электролит заставляет их идти разными путями к катоду.
Электроны проходят через внешнюю цепь, создавая поток электричества, благодаря которому работает двигатель автомобиля, а протоны проходят через электролит к катоду. Там они соединяются с кислородом, поступающим прямо к катоду, и с электроном, образуя воду и тепло.
Тем не менее, топливный элемент Volkswagen и Kraftwerk использует материалы, традиционно используемые для изготовления мембран.
Саша Кюн, Генеральный директор Kraftwerk объясняет в интервью Business Insider Germany:
Основное отличие водородных элементов Hyundai и Toyota в том, что мы используем керамическую мембрану вместо обычной пластиковой. Это большая разница.
«Большое преимущество нашего решения заключается в том, что оно может быть произведено намного дешевле, чем полимерные топливные элементы, и не требует использования какой-либо платины», драгоценного металла, который делает конечную стоимость продукта более дорогим.
Эта технология, по словам Кюн, напоминает твердотельные батареи. По словам руководителя, оба имеют почти одинаковые электролиты и аналогичную структуру материала. Разница в том, что если в твердотельных батареях для хранения энергии используется компактный материал, то в топливных элементах эту роль берет на себя водород в виде газа.
Меньше затрат на электроэнергию, больше автономии
Кроме того, новую керамическую мембрану, по словам Кюн, не нужно увлажнять, поэтому она не замерзает зимой, не высыхает летом и не покрывается плесенью. Менеджер также указывает на еще одно преимущество, которое позволит сократить расходы при производстве транспортных средств: топливный элемент вырабатывает тепло, которое можно использовать как для замены отопления автомобиля, так и для кондиционирования воздуха, что также означает большую экономию энергии.
Хотя этот патент был запрошен совместно с Volkswagen, Kraftwerk уверяет, что он не работает исключительно на бренд:
«Независимо от производителя, наша цель — запустить нашу технологию в серийный автомобиль к 2026 году. Речь идет о серии из примерно 10 000 автомобилей, распределенных по нескольким автопроизводителям», — говорит генеральный директор Kraftwerk.
”Литий определенно не путь вперед. Твердотельный аккумулятор был бы вариантом, но его пока нет», — объясняет Кюн, который рассматривает свою технологию как альтернативу для водителей, у которых нет подходящего варианта зарядки в пути.