수소차(연료전지) 운행
내용
수소 솔루션인 전기 자동차 작동을 위한 또 다른 대안은 독일과 일본이 오랫동안 연구해 왔습니다. Tesla가 지속 가능하지 않다고 생각하는 유럽은 그럼에도 불구하고 이 기술에 패키지를 적용하기로 결정했습니다(자동차 추진의 유일한 목적이 아닌 전 세계적 규모). 따라서 전기 자동차의 변형에 불과한 수소 자동차가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.
참조 :
- 수소차 가능할까?
- 연료전지의 장점과 단점
여러 종류의 수소차
현재 기술은 전기 모터에 동력을 공급하기 위해 연료 전지를 사용하는 자동차용이지만 수소는 왕복 연소 차량에도 사용할 수 있습니다. 이미 우리 차량에 사용되고 있는 LPG, CNG와 동일하게 사용할 수 있는 가스입니다. 그러나이 아이디어는 포기되었고 피스톤 엔진은 실제로 시대에 더 잘 맞습니다 ...
여기 수소로 구동되는 Toyota Mirai가 있습니다. 그것은 미국에서 판매되고 프랑스에서는 사용할 수 없습니다. 거기에는 수소 분배 지점이 없기 때문입니다 ... 전기 단자가 늦어서 이미 수소에서 뒤처지고 있습니다!
작동 원리
시스템을 한 문장으로 요약해야 한다면그것 전기 모터 함께 걷는 사람 CARBURANT 무공해 (생산 중이 아니라 운영 중). 플러그와 전기로 배터리를 충전하는 대신 액체로 충전합니다. 이것이 우리가 연료 전지 시스템이라고 부르는 이유입니다.
축적하다
연료와 함께 작동하는
소모
et
탱크에서 사라진다
). 실제로 전기 모터와의 유일한 차이점은 화학적 형태가 아닌 액체 형태의 에너지 저장입니다.
따라서 리튬 또는 납 배터리와 달리 배터리가 방전된다는 점에 유의해야 합니다(작동 방식을 보려면 링크 참조).
프로세스 맵
수소 = 하이브리드?
거의 ... 실제로 그들은 체계적으로 추가 리튬 배터리를 가지고 있으며 그 유용성은 아래에서 설명하겠습니다. 따라서 수소만 사용하거나 기존 배터리만 사용하거나 두 가지를 동시에 사용하는 것도 가능합니다.
구성 요소
수소 탱크
우리는 5~10kg의 수소를 저장할 수 있는 탱크를 보유하고 있으며, 각 kg에는 33.3kWh의 에너지가 포함되어 있습니다(전기 자동차의 35~100kWh에 비해). 이 탱크는 350~700bar의 내부 압력을 견딜 수 있는 특수 기술과 강도를 갖추고 있습니다.
연료전지
연료 전지는 기존의 리튬 배터리처럼 자동차의 전기 모터에 전력을 공급합니다. 그러나 그는 연료, 즉 탱크의 수소가 필요합니다. 그것은 매우 비싼 백금으로 만들어졌지만 가장 현대적인 수정에서는 필요하지 않습니다.
버퍼 배터리
의무사항은 아니지만 수소차 기준입니다. 실제로 백업 배터리, 파워 부스터(연료 전지와 병렬 작동 가능)의 역할도 하지만 무엇보다 감속 및 제동 시 운동 에너지를 회수하는 역할을 합니다.
전력 전자
상단 다이어그램에는 표시되지 않았지만 전력 전자 장치는 다양한 차량 구성 요소를 통해 흐르는 다양한 전류를 제어, 차단 및 정류(AC와 DC 간 변환)합니다.
급유
연료 전지 작동: 촉매 작용
목표는 수소에서 전자(전기)를 추출하여 전기 모터로 보내는 것입니다. 이것은 모두 한 쪽(엔진 쪽으로)의 전자와 다른 쪽(연료 전지 내)의 양성자를 분리하는 제어된 전기화학 반응에 의해 수행됩니다. 전체 회의는 반응이 끝나는 음극에서 끝납니다. 최종 "혼합물"은 시스템에서 펌핑되는 물을 제공합니다 (배기).
다음은 수소에서 전기를 추출하는 것으로 구성된 촉매 작용의 다이어그램입니다(전기 분해의 반대).
여기서 우리는 연료 전지의 기능, 즉 촉매 현상을 봅니다.
수소 H2(즉, 함께 붙어 있는 두 개의 수소 H 원자: 이수소)는 왼쪽에서 오른쪽으로 이동합니다. 양극에 접근하면 핵(양성자)을 잃어버리고 이것이 빨려 내려갑니다(산화 현상으로 인해). 그런 다음 전자는 전기 모터를 사용하기 위해 오른쪽으로 계속 이동합니다.
차례로 우리는 음극 측에 O2(압축기 덕분에 공기에서 산소)를 주입하여 모든 것을 재조립합니다. 그러면 자연적으로 물 분자가 형성됩니다(모든 요소를 단일 전체로 촉매화함). Hs와 Os의 조합인 분자).
화학적/물리적 반응 요약
양극 : 양극에서 수소 원자가 반으로 "절단"(H2 = 2e- + 2H+). 핵(H+ 이온)은 음극 쪽으로 내려가는 반면 전자(e-)는 전해질(양극과 음극 사이의 공간)을 통과할 수 없기 때문에 계속 진행합니다.
음극: 음극에서 우리는 역(다른 방식으로) H + 이온과 전자-전자를 봅니다. 그런 다음 이러한 모든 요소가 조립되기를 원하도록 산소 원자를 도입하는 것으로 충분하며, 그러면 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 구성된 물 분자가 생성됩니다. 공식: 2e- + 2H+ + O2 = H2O
수확하다?
자동차 자체, 즉 바퀴 끝까지 탱크의 효율성(재료 변형/기계적 보강)만 고려하면 여기에서 50%보다 약간 낮습니다. 실제로 배터리의 효율은 약 50%이고 전기 모터의 효율은 약 90%입니다. 따라서 먼저 50% 필터링을 적용한 다음 10% 필터링을 적용합니다.
전력을 생산하는 발전소의 효율성을 고려하면 수소를 생산하거나 전기를 분배하기 전에(리튬의 경우) 수소의 경우 25%, 전기의 경우 70%(대략 평균)입니다.
수율에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하세요.
수소차와 리튬배터리 전기차의 차이점은?
자동차는 "에너지 탱크"를 제외하고는 완전히 동일합니다. 따라서 회전자-고정자 모터(유도, 영구 자석 또는 릴럭턴스)를 사용하는 전기 자동차입니다.
리튬 배터리도 내부의 화학 반응(자연적으로 전기를 생성하는 반응: 더 정확하게는 전자)으로 인해 작동하는 경우 아무 것도 나오지 않고 내부 변환만 있습니다. 원래 상태로 돌아가려면 (충전) 전류를 통과 (섹터에 연결)하면 충분하며 화학 반응은 반대 방향으로 다시 시작됩니다. 문제는 과급기를 사용해도 시간이 걸린다는 점이다.
연료 전지(즉, 수소)로 구동되는 고전적인 전기 모터인 수소 엔진의 경우 배터리는 화학 반응 중에 수소를 소비합니다. 그것은 수증기를 제거하는 배기구를 통해 비워집니다(화학 반응의 결과).
따라서 논리적인 관점에서 볼 때 어떤 전기 자동차도 수소 자동차에 적용할 수 있습니다. 리튬 배터리를 연료 전지로 교체하는 것으로 충분합니다. 따라서 "수소 엔진"은 기본적으로 전기 모터로 간주되어야 합니다(여기에서 작동 방식 참조). 그가 독립체로서 급유하고 있기 때문에 반드시 그에게 접근하는 것은 아닙니다.
이 알약의 핵심 화학 반응은 다음을 생성합니다. 열으로 전기 (전기 모터에 필요한 것) 및 물.
왜 모든 곳에서?
수소의 주요 기술적 문제는 저장 안전성입니다. 사실 이 연료는 LPG와 마찬가지로 공기에 노출되면 매우 인화되기 때문에 위험합니다(그게 다가 아닙니다). 따라서 문제는 자동차에 연료를 채우는 것뿐만 아니라 어떤 사고도 견딜 수 있을 만큼 강한 탱크를 갖추는 것입니다. 물론 추가 비용도 큰 걸림돌이며 비용이 급격히 떨어지는 리튬 이온 배터리보다 실행 가능성이 낮아 보입니다.
마지막으로, 세계의 생산 및 유통 네트워크는 매우 열악하고 정부는 재생 가능 에너지원을 사용하여 전기 분해를 통해 수소를 생산하기를 원합니다(많은 전문가들이 우리의 "갑작스러운" 현실에서 실현될 수 없는 유토피아적 계획에 대해 이야기합니다).
궁극적으로 퍼스널 모빌리티를 넘어 다양한 응용 분야에 사용될 수소보다 기존의 전기가 미래의 솔루션으로 선택될 가능성이 더 큽니다.
모든 댓글 및 반응
최후의 게시된 댓글:
남자 이름 (날짜: 2021, 09:23:14)
, 안녕
이 강력하고 흥미로운 아이디어에 감사드립니다. 나는 나의 오래된 뇌에 새로운 반딧불이를 안고 현장을 떠날 것입니다.
개인적으로 핵 잠수함에 대해 내가 알고 있는 것 외에는 도로용으로 완벽한 엔진을 개발한 사람이 아무도 없다는 사실에 놀랐습니다. 실제로 필립스가 1971년 브뤼셀 모터쇼에서 선보인 200마력이었습니다. 두 개의 피스톤에.
Philips는 1937-1938년에 작업을 시작하여 1948년에 재개했습니다.
1971년에 그들은 피스톤당 수백 마력을 요구했습니다. 그 이후로 아무 것도 찾을 수 없었습니다... 물론이죠, Secret Defense.
가스 터빈 엔진은 어떻습니까?
당신의 랜턴은 내 생각의 맷돌에 약간의 물을 더할 수 있습니다.
귀하의 지식과 홍보에 감사드립니다.
일 I. 1 이 댓글에 대한 반응:
- 관리자 사이트 관리자 (2021-09-27 11:40:25): 정말 재미있게 읽었습니다. 감사합니다.
아마도 비용, 크기, 복잡한 유지 보수, 평균 효율성으로 인해 이러한 유형의 엔진에 대해 충분히 알지 못합니까?
가스를 가열할 수 있는 솔루션이 필요하므로 일반 공용 차량에 적용하는 것은 잠재적으로 위험할 수 있습니다(시간이 지남에 따라 일정할 것임).
요컨대 좀 더 정확하고 자신 있는 답변을 원하셨던 것 같은데...죄송합니다.
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