Технология топливных элементов и ее использование в автомобилях
Что такое топливные их применение и элементы в автомобилестроении
Господин Уильям Грове знал большое количество об электролизе, исходя из этого он выдвинул догадку, что методом процесса (что расщепляет воду на составляющие кислород и водород методом проведения электричества через нее) он может производить электричество, в случае если совершить его в обратном порядке. По окончании расчётов на бумаге, он подошел к экспериментальной стадии и сумел доказать собственные идеи.
Доказанную догадку развили ученые Людвиг его помощник и Монд Чарльз Лангре, усовершенствовали разработку и еще во второй половине 80-ых годов девятнадцатого века дали ей наименование в каковые входили два слова- "топливный элемент".
на данный момент эта идиома прочно вошло в обиход автолюбителей. Вы непременно слышали данный термин «топливный элемент» и не единожды. В новостях в сети, по телевизору все чаще мелькают новомодные слова.
В большинстве случаев они относятся к рассказам о новейших гибридных машинах либо программах развития этих гибридных машин.
К примеру, еще 11 лет назад в Соединенных Штатах была запущена программа "The Hydrogen Fuel Initiative". Программа была направлена ??на разработку водородных топливных технологий и элементов инфраструктуры, нужных чтобы сделать транспортные средства применяющие топливные элементы практичными и экономически продуманными, рентабельными к 2020 году.
Кстати, за это время на программу было выделено более 1 млрд. американских долларов, что говорит о важной ставке, которую сделали власти Штатов на развитие экологически дружелюбных разработок.
По другую сторону океана производители машин кроме этого не спали, начинали либо проводили собственные изыскания на тему автомобилей с топливными элементами. Honda, Toyota, Mercedes-Benz а также Hyundai работал над созданием надежной разработке топливных элементов.
Громаднейшего успеха на данном поприще среди всех мировых производителей машин добились две японских автопроизводителя, Toyota и Honda. Их модели на топливных элементах уже пошли в серийное производство, в также время их соперники направляться прямо за ними.
Исходя из этого, топливные элементы в автомобильной индустрии- это на долгое время. Разглядим ее работы применение и принципы технологии в современных машинах.
Принцип работы топливного элемента
В сущности, топливный элемент является двигателем без движущихся частей. С технической точки зрения выяснить топливный элемент возможно как электрохимическое устройство для преобразования энергии.
Он преобразует кислорода и частицы водорода в воду, в ходе попутно создавая электричество, постоянный ток.
Существует множество типов топливных элементов, кое-какие из них уже употребляются в машинах, другие проходят исследовательские тесты. В большинстве из них употребляется кислород и водород в качестве главных химических элементов нужных для преобразования.
Подобная процедура происходит в простой батарее, отличие лишь в том, что батарея уже имеет все нужные химические вещества, требуемые для преобразования "на борту", тогда как топливный элемент возможно "заряжаться" от внешнего источника, благодаря чему процесс «производства» электричества возможно продолжен. Кроме пара и электричества, вторым побочным продуктом процедуры есть выделяемое тепло.
Водородно-кислородный топливный элемент с протонообменной мембраной содержит протонопроводящую полимерную мембрану, которая разделяет два электрода — катод и анод. Любой электрод в большинстве случаев представляет собой угольную пластину (матрицу) с нанесённым катализатором — платиной либо сплавом платиноидов и др. композиции.
На катализаторе анода молекулярный водород диссоциирует и теряет электроны. Катионы водорода проводятся через мембрану к катоду, но электроны отдаются во внешнюю цепь, поскольку мембрана не пропускает электроны.
На катализаторе катода молекула кислорода соединяется с электроном (что подводится из внешних коммуникаций) и пришедшим протоном и образует воду, которая есть единственным продуктом реакции (в виде пара и/либо жидкости).
wikipedia.org
Использование в машинах
Из всех типов топливных элементов, по- видимому наилучшим кандидатом для применения в транспортных средствах стали топливные элементы на базе протонообменных мембран либо как их именуют на западе- Polymer Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). Главными обстоятельствами этого являются его высокая удельная мощность и довольно низкая рабочая температура, а это со своей стороны свидетельствует, что у него не потребуется большое количество времени чтобы привести топливные элементы в рабочий режим.
Они оперативно разогреются и начнут создавать нужное количество электричества. В ее основе употребляется кроме этого одна из самых несложных реакций из всех типов топливных элементов.
Смотрите кроме этого: Виды аккумуляторная батарей, их преимущества и не сильный стороны
Первое транспортное средство с данной разработкой было сделано еще в первой половине 90-ых годов двадцатого века, в то время, когда Mercedes-Benz представил прототип MB100 созданный на базе NECAR1 (новый электрический автомобиль 1). Кроме малой выходной мощности (всего 50 киловатт), самый серьёзный недочёт данной концепции заключалась в том, что топливный элемент занимал целый количество грузового отсека фургона.
Помимо этого, с позиций пассивной безопасности, это была страшная мысль для массового производства, принимая к сведенью необходимость установки на борту массивного резервуара, заполненного огнеопасным водородом под давлением.
В течение следующего десятилетия разработка развивалась и одна из последних концепций, созданных на топливных элементах от Мерседес имел выходную мощность 115 л.с. (85 квт) и диапазон действия около 400 километров перед дозаправкой. Само собой разумеется, немцы были не единственными пионерами в разработке топливных элементов будущего.
Помните про двух японцев, Toyota и Honda. Одним из наибольших автомобильных игроков стала Honda, что представил серийный автомобиль с силовой установкой на водородных топливных элементах.
Продажи FCX Clarity в лизинг на территории США начались летом 2008 года, чуть позднее реализация автомобиля перешла в Японию.
Еще дальше отправилась Toyota с моделью Mirai, чья прогрессивная совокупность топливных элементов, трудящаяся на водороде, по- видимому способна дать футуристичному автомобилю диапазон действия в 520 км на одном баке, что возможно заправляемого менее чем за пять мин., так же как простой автомобиль. Показатели расхода горючего поразят любого скептика, они немыслимы кроме того для автомобиля с хорошей силовой установкой Toyota Mirai расходует 3.5 литра независимо от того в каких условиях употребляется автомобиль, в городе, на шоссе либо в смешанном цикле.
Прошло восемь лет. Honda израсходовала это время с пользой для собственного дела. Второе поколение Honda FCX Clarity на данный момент появляется в продаже.
Ее батареи топливных элементов стали на 33% более компактными, чем у первой модели, удельная мощность возросла на 60%. Honda уверяет, что топливный элемент и интегрированный силовой агрегат в Clarity Fuel Cell по размерам сравним с двигателем V6, что оставляет достаточно внутреннего пространства для пяти их багажа и пассажиров.
Предполагаемый диапазон образовывает 500 км, а начальная стоимость новинки обязана закрепиться на уровне в $60,0000. Дорого? Напротив, весьма кроме того дешево.
В начале 2000 машины с подобными разработками стоили $100.000.
Смотрите кроме этого: 2016 World Car of the Year, победители и проигравшие
Учитывая ограничения свойственные данной технологии в машинах, в связи с отсутствием заправочной инфраструктуры, являющейся громаднейшим препятствием, автомобили на топливных элементах вряд ли смогут соперничать с более классическими машинами в ближайшие 15-20 лет, но в долговременной возможности, они могут быть более жизнеспособными. Налоги на экологические законы и загрязнение становятся все более и более твёрдыми, и наровне с постоянным ростом потребления ископаемого горючего, это может убедить правительства различных производителей и стран машин вкладываться в экологичную разработку еще активнее.
