Vodíkový motor: vlastnosti, výhody a nevýhody

Obsah článku:

• Trochu historie
• Charakteristickým znakem vodíkových motorů
• Hlavní výhody a nevýhody vodíkových motorů
• Nejoblíbenější auta s vodíkovým spalovacím motorem

„Vodík je palivem budoucnosti“ - s touto zprávou se vodíkové ICE zavádějí do dopravního a leteckého průmyslu.

Není náhodou, že vodík zaujímá přední místo mezi všemi ostatními zdroji alternativní energie - je maximálně šetrný k životnímu prostředí, má obnovitelné zdroje a také má nejvyšší účinnost ve srovnání s klasickými motory pracujícími na benzín a naftu.

Kromě nepopiratelných výhod má však vodíkový motor také řadu nevýhod, které zatím neumožňují jeho masivní využití a zcela nahrazují „škodlivé“ benzínové a naftové motory.

Trochu historie

Lidstvo začalo přemýšlet o potřebě chránit životní prostředí poměrně nedávno, ale vědci začali uvažovat o výměně konvenčního spalovacího motoru mnohem dříve.

Z rukou vědce Françoise Isaaca de Rivaza, rodáka z Francie, byl první vodíkový motor vyroben v roce 1806. V roce 1841 získala Británie první patentovou smlouvu na výrobu vodíkového motoru a v roce 1852 byli němečtí vědci schopný vytvořit spalovací motor pracující na směsi vzduch-vodík.

Plány na zavedení vodíkových motorů však byly zmařeny benzínovými motory, které se rozšířily po roce 1870.

Vodík jako alternativní palivo si znovu pamatovali až v roce 1941 v obleženém Leningradu. Poté sovětský technik B. Shelishch použil vzduch-vodíkový „koktejl“ k vypuštění palby.

Poté byl vodík znovu zapomenut, dokud celosvětová palivová krize nezaklepala na dveře v 70. letech minulého století. Na konci 70. let automobilka BMW vydala svůj první vůz na vodík a poté jej následovaly další společnosti, včetně amerických General Motors a Ford, japonské Hondy a dalších.

Přesto, jakmile krize odezněla, zájem o vodík jako zdroj energie opět odezněl. A nyní, o desetiletí později, si lidstvo znovu vzpomnělo na svou existenci, což bylo usnadněno nejen aktivací ekologů, ale také růstem cen pohonných hmot.

Charakteristickým znakem vodíkových motorů

Konstrukčně se vodíkový motor příliš neliší od standardního spalovacího motoru. Obsahuje také písty, spalovací komoru a mechanismus ojnice-kliky. Jaký je tedy rozdíl?

Faktem je, že vodíkové motory používají jiný způsob dodávky palivové směsi a jejího následného spalování. Spalování vodíku navíc trvá mnohem méně času než v případě paliv na bázi ropy. Rozdíly jsou nepatrné a na první pohled se může zdát, že není těžké převést konvenční ICE na vodíkový, ale není tomu tak.

Řada problémů s používáním vodíkového motoru:

1. Získání vodíku je obtížné. Není žádným tajemstvím, že je obsažen ve vodě a je právem považován za nejrozšířenější chemický prvek na světě, i když v čisté formě prakticky není zastoupen. To znamená, že vůz musí být vybaven speciální uzavřenou instalací - elektrolyzérem, který je zodpovědný za štěpení vody a umožňování výroby vodíku. V praxi je však taková instalace obtížně vyrobitelná, což výrazně ovlivňuje její konečné náklady.
2. Díky vysoké kompresní teplotě vodík snadno reaguje s různými kovovými prvky elektrárny a dokonce i s motorovým olejem.
3. I malý únik vodíku při kontaktu s vyhřívaným potrubím způsobí požár. Proto se dnes při výrobě vodíkových motorů používají pouze rotační elektrárny, protože díky větší vzdálenosti mezi sacím a výfukovým potrubím snižují riziko požáru.

Přesto byla většina problémů dosud vyřešena, a to nejen na rotačních zařízeních, ale také v motorech využívajících pístové mechanismy, což umožňuje, aby vodík zůstal nejslibnější náhradou za benzín / naftu.

Hlavní výhody a nevýhody vodíkových motorů

Hlavní výhody vodíkových motorů:

• vysoká šetrnost k životnímu prostředí, protože vodní pára je produktem jeho spalování. Když dojde k dohoření vodíku, shoří i motorový olej, nicméně množství toxických výfukových plynů je několikrát menší, než když se spaluje benzín nebo „těžké“ palivo;
• vysoká účinnost, která je několikrát vyšší než v klasických elektrárnách provozujících naftu nebo benzín;
• relativní strukturální jednoduchost a také absence nákladných a nespolehlivých systémů zásobování palivem, které jsou také nebezpečné;
• bezhlučnost.

Navzdory řadě významných výhod mají vodíkové motory dostatečný počet nevýhod:

• vysoká cena a složitost získávání čistého vodíku;
• nerozvinutá infrastruktura čerpacích stanic schopných tankovat vodík;
• nedostatek mezinárodních norem pro přepravu a používání vodíkového paliva;
• vysoké náklady na palivové součásti a údržbu vodíkových motorů;
• potíže spojené se skladováním vodíkového paliva. Vědci stále nedospěli ke společnému jmenovateli materiálu, který musí být použit při výrobě nádrží pro skladování hořlavého vodíku;
• zvýšení celkové hmotnosti automobilu v důsledku přítomnosti vodíkového motoru, který je znatelně těžší než nyní rozšířené benzínové a naftové motory.

Kromě toho musí být vodíkové lahve pravidelně kontrolovány a certifikovány, což mohou provádět pouze kvalifikovaní a licencovaní technici.

Nejoblíbenější auta s vodíkovým spalovacím motorem

Na fotografii: Riversimple Rasa

Navzdory skutečnosti, že si vědci nadále lámou hlavu nad současnými problémy spojenými s používáním vodíkových motorů, počet aut na vodíkový pohon stále roste. Nejslavnější auta na vodíkový pohon jsou:

1. Toyota Mirai FCV - auto poprvé debutovalo v roce 2013, ale do prodeje se dostalo až v roce 2015. V něm dostupné válce poskytovaly „dojezd“ zhruba 500 km.
2. BMW 750hL, jehož koncepční verze byla představena již v roce 2000. Vůz je vybaven speciální vodíkovou nádrží, jejíž rezerva je dostatečná na pokrytí vzdálenosti 300 km.
3. Honda Clarity je další auto, které místo klasického paliva používá vodík. Hlavními výhodami modelu je jeho velkolepý vzhled a působivá, na standardy vodíkových vozů, rezerva síly 589 km.
4. Riversimple Rasa je malé vodíkové auto původem z Velké Británie. Jeho hlavním rysem byla nízká hmotnost (něco přes 500 kg) a působivá výkonová rezerva - asi 500 km.

Kromě toho výrobci nadále představují koncepční vozy na vodík, včetně Audi H-tron Quattro, vodíkového Mercedesu GLC, kamionu Nikola One od Nikola Motor, superauta H2 Speed ​​od designérského domu Pininfarina a mnoha dalších.

Závěr

Navzdory řadě nevýhod se vodík může stát nejslibnějším zdrojem čisté energie na příštích 30–40 let. Musíme jen najít účinný způsob výroby vodíku a vyvinout infrastrukturu pro jeho dodávku konečnému spotřebiteli, a pak lidstvo navždy zapomene nejen na palivo, ale také na ekologickou krizi.