Betjening af et brintkøretøj (brændselscelle)

 

Et andet alternativ til drift af elektriske køretøjer, brintløsning, er længe blevet undersøgt af tyskerne og japanerne. Europa, som Tesla anser for ustabilt, beslutter sig alligevel for at sætte en pakke på denne teknologi (globalt, ikke med det ene formål at drive biler). Så lad os tage et kig på, hvordan brintbilen fungerer, som altså kun er en variant af elbilen.

Se også:

• Er en brintbil levedygtig?
• Hvad er fordelene og ulemperne ved en brændselscelle

Flere typer brintbiler

Mens den nuværende teknologi er til biler, der bruger brændselsceller til at drive deres elektriske motorer, kan brint også bruges i frem- og tilbagegående forbrændingskøretøjer. Det er faktisk en gas, der kan bruges på samme måde som LPG og CNG, der allerede bruges i vores køretøjer. Men denne idé blev opgivet, stempelmotoren er virkelig mere på linje med tiden ...

Her er en brintdrevet Toyota Mirai. Det sælges i USA, det er ikke i Frankrig, fordi der ikke er et brintdistributionspunkt der ... Efter at have været for sent med de elektriske terminaler, halter vi allerede bagud med brint!

Princippet om drift

Hvis vi skulle opsummere systemet i én sætning, ville jeg sige detdette elektrisk motor hvem går med carburant ikke-forurenende (i drift, ikke i produktion). I stedet for at lade batteriet op med et stik og dermed elektricitet, fylder vi det med væske. Det er derfor, vi kalder brændselscellesystemet (det er

ophobe

som arbejder med brændstof, der

forbruges

et

forsvinder fra tanken

). Faktisk er den eneste forskel med en elektrisk motor lagringen af ​​energi, her i en væske, ikke en kemisk form.

Derfor skal det bemærkes, at batteriet aflades, i modsætning til et lithium- eller endda bly-syre-batteri (se linkene for at finde ud af, hvordan de virker).

Proces kort

Brint = hybrid?

Næsten ... Faktisk har de systematisk et ekstra lithiumbatteri, hvis nytte jeg vil forklare nedenfor. Derfor er det muligt kun at operere på brint, kun ved hjælp af et konventionelt batteri, eller endda begge dele på samme tid.

Komponenter

Brint tank

Vi har en tank, der kan opbevare 5 til 10 kg brint, vel vidende at hvert kilogram indeholder 33.3 kWh energi (sammenlignet med elektriske køretøjer, som har 35 til 100 kWh). Tanken er specialdesignet og robust til at modstå et internt tryk på 350 til 700 bar.

Brændselscelle

Brændselscellen vil levere strøm til bilens elmotor, ligesom et konventionelt lithiumbatteri. Den har dog brug for brændstof, nemlig brint fra tanken. Den er lavet af meget dyr platin, men i de mest moderne udgaver klarer den sig uden.

Buffer batteri

Dette er ikke påkrævet, men det er standarden for brintbiler. Det fungerer faktisk som et backup-batteri, en effektforstærker (kan fungere parallelt med en brændselscelle), men også og frem for alt tjener det til at genoprette kinetisk energi under deceleration og bremsning.

Kraftelektronik

Ikke angivet i mit øverste diagram, styrer, afbryder og ensretter effektelektronikken (konverterer mellem AC og DC strømme) de forskellige strømme, der strømmer gennem de forskellige komponenter i bilen.

Tankning

Brændselscelledrift: katalyse

Målet er at udvinde elektroner (elektricitet) fra brint for at sende dem til en elektrisk motor. Det hele sker gennem en kontrolleret elektrokemisk reaktion, der adskiller elektroner på den ene side (mod motoren) og protoner på den anden (i brændselscellen). Hele mødet ender ved katoden, hvor reaktionen slutter: den endelige "blanding" giver vand, som pumpes ud af systemet (udstødning).

Her er et diagram over katalyse, som er udvinding af elektricitet fra brint (omvendt elektrolyse).

Her ser vi brændselscellens funktion, nemlig fænomenet katalyse.

Hydrogen H2 (dvs. to hydrogen H-atomer limet sammen: dihydrogen) går fra venstre mod højre. Når den nærmer sig anoden, mister den sin kerne (proton), som vil blive suget ned (på grund af oxidationsfænomenet). Elektronerne vil så fortsætte på vej mod højre for efterfølgende at bruge elmotoren.

Til gengæld samler vi alt igen ved at indsprøjte O2 (ilt fra luften takket være kompressoren) på katodesiden, hvilket naturligt vil tillade dannelsen af ​​et vandmolekyle (som vil katalysere alle elementerne til en enkelt helhed). et molekyle, der er en samling af Hs og Os).

Sammenfatning af kemiske/fysiske reaktioner

ANODE : ved anoden er hydrogenatomet "skåret" i halve (H2 = 2e- + 2H+). Kernen (H + ion) går ned mod katoden, mens elektronerne (e-) fortsætter på deres vej på grund af deres manglende evne til at passere gennem elektrolytten (rummet mellem anoden og katoden).

KATODE: ved katoden ser vi omvendte (på forskellige måder) ioner H + og e- elektroner. Så er det nok at indføre oxygenatomer, så alle disse grundstoffer vil samle sig, hvilket så fører til dannelsen af ​​et vandmolekyle bestående af to brintatomer og et oxygenatom. Eller formlen: 2e- + 2H + + O2 = H2

høst?

Tager vi kun selve bilen i betragtning, nemlig tankens effektivitet til enden af ​​hjulene (materialetransformation/mekanisk forstærkning), er vi her lidt under 50%. Faktisk har batteriet en effektivitet på omkring 50%, og den elektriske motor - omkring 90%. Derfor har vi først 50 % filtrering og derefter 10 %.

Hvis vi tager hensyn til effektiviteten af ​​et kraftværk, der genererer energi, så har vi før produktionen af ​​brint eller endda distributionen af ​​elektricitet (i tilfælde af lithium) 25% for brint og 70% for elektricitet (ca. gennemsnit, naturligvis ).

Læs mere om lønsomhed her.

Forskellen mellem en brintbil og en elbil med lithiumbatteri?

Bilerne er helt ens, bortset fra deres "energitank". Derfor er disse elektriske køretøjer, der bruger rotor-statormotorer (induktion, permanente magneter eller endda reaktive).

Hvis et lithiumbatteri også virker takket være en kemisk reaktion inde i det (en reaktion, der naturligt producerer elektricitet: mere præcist, elektroner), kommer der ikke noget ud af det, der er kun en intern transformation. For at vende tilbage til sin oprindelige tilstand (genopladning) er det nok at passere strømmen (tilslut til sektoren), og den kemiske reaktion starter igen i den modsatte retning. Problemet er, at det tager tid, selv med superladere.

For en brintmotor, som er en klassisk elektrisk motor, der drives af en brændselscelle (dvs. brint), forbruger batteriet brint under en kemisk reaktion. Det tømmes gennem en udstødning, der fjerner vanddamp (resultatet af en kemisk reaktion).

Derfor kunne vi fra et logisk synspunkt tilpasse enhver elbil til en brintbil, det er nok at udskifte lithiumbatteriet med en brændselscelle. Så efter din forståelse bør "brintmotoren" primært betragtes som en elektrisk motor (se hvordan den fungerer her). Han henvender sig nødvendigvis til ham, ikke fordi han er tanket op som en enhed.

Den kemiske reaktion i bunden af ​​denne tablet producerer hedeaf elektricitet (hvad vi skal bruge til elmotoren) og vand.

Hvorfor ikke alle steder?

Det største tekniske problem med brint er relateret til opbevaringssikkerhed. Faktisk, ligesom LPG, er dette brændstof farligt, fordi det bliver brandfarligt ved kontakt med luft (og det er ikke alt). Så problemet er ikke kun at tanke bilen, men også at have en tank, der er stærk nok til at modstå enhver ulykke. Selvfølgelig er de ekstra omkostninger også et stort træk, og det virker mindre levedygtigt end et lithium-ion-batteri, som falder i omkostninger.

Endelig er produktions- og distributionsnetværket i verden meget underudviklet, og regeringer ønsker at producere brint ved elektrolyse ved hjælp af vedvarende energikilder (mange eksperter taler om en utopisk plan, som ikke kan realiseres i vores "pludselige" virkelighed).

I sidste ende er der en større chance for, at konventionel elektricitet vil være den foretrukne løsning for fremtiden frem for brint, som vil blive brugt til en række applikationer ud over individuel mobilitet.

Alle kommentarer og reaktioner

Dernier kommentar lagt:

Bernard (Dato: 2021, 09:23:14)

Hej,

Tak for disse stærke og interessante ideer. Jeg forlader siden med en ny ildflue i min gamle hjerne.

Personligt er jeg overrasket over, at der, udover hvad jeg ved om atomubåde, ikke har udviklet en perfekt motor til vejen. Det var faktisk den, Philips afslørede på biludstillingen i Bruxelles i 1971, med 200 hk. på to stempler.

Philips begyndte sin virksomhed i 1937-1938 og genoptog i 1948.

I 1971 krævede de flere hundrede hestekræfter pr. stempel. Siden da kan jeg ikke finde noget... Selvfølgelig, hemmeligt forsvar.

Hvad med gasturbinemotorer?

Dine lanterner kan tilføje noget vand til min tænkemølle.

Tak for din viden og popularisering.

Il I. 1 reaktion (er) på denne kommentar:

• administrator SITE ADMINISTRATOR (2021-09-27 11:40:25): Det er meget sjovt at læse, tak.

  Jeg ved ikke nok om denne type motor til at vurdere, sandsynligvis på grund af omkostninger, størrelse, vanskelig vedligeholdelse, gennemsnitlig effektivitet?

  I betragtning af, at det er nødvendigt at have en løsning, der giver dig mulighed for at opvarme gassen, og derfor er dens anvendelse på en almindelig offentlig bil potentielt farlig (og at den vil være konstant over tid).

  Kort sagt formoder jeg, at du håbede på et mere præcist og sikkert svar... Undskyld.

(Dit indlæg vil være synligt under kommentaren efter verifikationen)

Skriv en kommentar

Ved at bruge den elektriske formel E vil du opdage, at: