수소 엔진의 작동 원리와 수소 자동차의 단점과 장점

수소 엔진의 작동 원리와 수소 자동차의 단점과 장점

내연 기관은 별도의 동력 장치로 극적으로 나타나지 않았습니다. 수소차의 단점과 장점으로 볼 때 오히려 고전적인 모터는 열기관의 정교화와 개선의 결과입니다. 자동차 후드 아래에서 본 장치가 점차적으로 어떻게 나타났는지 읽으십시오. 그러나 최초의 내연기관 자동차가 등장했을 때 인간에게는 말과 같이 끊임없이 먹이를 줄 필요가 없는 자주식 차량이 주어졌습니다. 1885년 이래로 모터는 많이 변했지만 한 가지 단점은 변하지 않았습니다. 가솔린(또는 기타 연료)과 공기의 혼합물이 연소되면 환경을 오염시키는 너무 많은 유해 물질이 방출됩니다. 자체 추진 차량이 출현하기 전에 유럽 국가의 건축가가 대도시가 말똥에 익사할 것을 두려워했다면 오늘날의 거대 도시의 주민들은 더러운 공기를 호흡합니다. 운송에 대한 더 엄격한 환경 기준으로 인해 차량 제조업체는 보다 깨끗한 파워트레인을 개발해야 합니다. 따라서 많은 회사들이 1828년에 등장한 전기 견인용 자주식 카트인 Anjos Jedlik의 이전 기술에 관심을 갖고 있습니다. 그리고 오늘날 이 기술이 자동차 세계에 확고히 자리 잡았기 때문에 아무도 놀라지 않을 것입니다. 전기 또는 하이브리드. 하지만 정말 고무적인 것은 식수만 배출하는 발전소입니다. 수소엔진입니다.

수소엔진이란?

이것은 수소를 연료로 사용하는 엔진 유형입니다. 이 화학 원소를 사용하면 탄화수소 자원의 고갈을 줄일 수 있습니다. 이러한 설비에 관심을 갖게 된 두 번째 이유는 환경 오염의 감소입니다. 운송에 사용되는 모터의 유형에 따라 작동 방식이 기존 내연 기관의 작동 방식과 다르거나 동일합니다. 수소 내연 기관은 ICE 원리가 개발되고 개선되던 시기에 등장했습니다. 프랑스 엔지니어이자 발명가는 내연 기관의 자체 버전을 설계했습니다. 그가 개발에 사용한 연료는 H 2 A의 전기분해 결과인 수소입니다. 최초의 수소 자동차는 1807년에 등장했습니다. 동력 장치는 피스톤이었고 실린더에 스파크가 형성되어 점화가 발생했습니다. 사실, 발명가의 첫 번째 창조에는 수동 스파크 생성이 필요했습니다. 불과 2년 만에 그는 자신의 일을 끝내고 최초의 자율주행 수소차가 탄생했다. 그러나 그 당시에는 가스가 휘발유만큼 쉽게 얻어지고 저장되지 않았기 때문에 개발이 중요하지 않았습니다. 수소 모터는 1941년 하반기부터 봉쇄 기간 동안 레닌그라드에서 실용화되었다. 그러나 이것이 단순한 수소 유닛이 아니라는 점을 인정해야 한다. 이들은 일반 GAZ 내연기관이었고 연료가 없었지만 풍선으로 연료를 공급했기 때문에 당시에는 많은 가스가 있었습니다. 80년대 전반기에는 유럽뿐만 아니라 미국, 러시아, 일본 등 많은 국가에서 이러한 형태의 설치를 실험하기 시작했다. 그래서 1982년에 Kvant 공장과 RAF 자동차 회사 간의 협력으로 5kW/h 배터리를 에너지원으로 사용하여 수소와 공기의 혼합물로 작동하는 결합 모터가 탄생했습니다. 그 이후로 여러 국가에서 "녹색" 차량을 모델 라인에 도입하려는 시도가 있었지만 대부분의 경우 이러한 차량은 프로토타입 범주에 남아 있거나 매우 한정판이었습니다.

어떻게 작동합니까

오늘날 이 범주의 많은 작동 모터가 있기 때문에 각각의 개별 사례에서 수소 공장은 자체 원칙에 따라 작동합니다. 고전적인 내연 기관을 대체할 수 있는 한 가지 수정이 어떻게 작동하는지 고려하십시오. 이러한 모터는 반드시 연료 전지를 사용합니다. 그들은 전기 화학 반응을 활성화하는 일종의 발전기입니다. 장치 내부에서 수소가 산화되고 반응 결과 전기, 수증기 및 질소가 방출됩니다. 이러한 시설은 이산화탄소를 배출하지 않습니다. 유사한 장치를 기반으로 하는 차량은 동일한 전기 자동차이며 배터리만 훨씬 작습니다. 연료 전지는 모든 차량 시스템을 가동하기에 충분한 에너지를 생성합니다. 유일한 주의 사항은 시작부터 에너지 생성까지의 과정이 약 2분이 소요될 수 있다는 것입니다. 그러나 설치의 최대 출력은 시스템이 워밍업 된 후 시작되며 1/4시간에서 60분이 소요됩니다. 발전소가 헛되이 작동하지 않도록 기존 배터리를 설치하고 여행을 위해 미리 운송을 준비 할 필요가 없습니다. 주행 중 리커버리로 재충전되며, 엔진 시동 시에만 필요하다. 수소 자동차 단점과 장점으로, 이 자동차에는 수소가 펌핑되는 다양한 부피의 실린더가 장착되어 있습니다. 운전 모드, 자동차 크기 및 전기 설비의 전력에 따라 1kg의 휘발유로 100km를 이동할 수 있습니다.

수소 엔진 유형

수소 엔진에는 몇 가지 수정 사항이 있지만 모두 두 가지 유형입니다. 연료 전지가 있는 유닛 유형; 수소 작동에 적합한 개조된 내연 기관. 각 유형을 개별적으로 고려해 보겠습니다. 기능은 무엇입니까?

수소 연료 전지를 기반으로 하는 발전소

연료전지는 전기화학적 과정이 일어나는 전지의 원리를 기반으로 한다. 수소 유사체 간의 유일한 차이점은 더 높은 효율(어떤 경우에는 45% 이상)입니다. 연료 전지는 캐소드와 애노드의 두 가지 요소가 있는 단일 챔버입니다. 두 전극 모두 백금(또는 팔라듐)으로 코팅되어 있습니다. 그들 사이에는 멤브레인이 있습니다. 캐비티를 두 개의 챔버로 나눕니다. 캐비티에는 캐비티에 산소가 공급되고 수소는 캐소드에 공급됩니다. 그 결과, 산소와 수소 분자가 결합하여 전기를 방출하는 화학 반응이 발생합니다. 공정의 부작용은 물과 질소의 방출입니다. 연료 전지 전극은 전기 모터를 포함한 차량의 전기 회로에 연결됩니다.

수소 내연 기관

이때 엔진을 수소라고 부르지만 기존 ICE와 같은 구조를 갖는다. 유일한 차이점은 연소되는 것은 가솔린이나 프로판이 아니라 수소라는 것입니다. 실린더에 수소를 채우는 데는 한 가지 문제가 있습니다. 이 가스는 기존 장치의 효율성을 약 60% 감소시킵니다. 다음은 엔진을 업그레이드하지 않고 수소로 전환할 때 발생하는 몇 가지 다른 문제입니다. HTS가 압축되면 가스는 연소실 및 피스톤을 구성하는 금속과 화학 반응을 일으키며 이는 종종 엔진 오일에서도 발생할 수 있습니다. 이 때문에 연소실에 또 다른 화합물이 형성되는데, 이는 고품질 연소를 위한 특별한 능력으로 구별되지 않습니다. 연소실의 간극은 완벽해야 합니다. 연료 시스템의 어딘가에 최소한의 누출이 있는 경우 가스는 뜨거운 물체와 접촉하면 쉽게 점화됩니다. 수소차의 단점과 장점에서 이러한 이유로 로터리 모터의 연료로 수소를 사용하는 것이 더 실용적입니다. 이러한 장치의 흡기 및 배기 매니 폴드는 서로 분리되어 있으므로 입구의 가스가 가열되지 않습니다. 그럴 수도 있지만 더 저렴하고 환경 친화적인 연료를 사용하는 문제를 피하기 위해 엔진이 현대화되고 있습니다.

연료전지 수명은 얼마나 됩니까?

오늘날 전 세계적으로 그러한 자동차는 매우 드물고 아직 시리즈에 포함되지 않았기 때문에 이 에너지원이 어떤 자원을 가지고 있는지 말하기 어렵습니다. 장인은 아직 이와 관련하여 경험이 없습니다. 말할 수 있는 유일한 것은 Toyota 담당자의 진술에 따르면 생산 차량인 Mirai의 연료 전지가 중단 없이 최대 250,000km의 에너지를 생성할 수 있다는 것입니다. 이 마일스톤 이후에는 기기의 효율성을 모니터링해야 합니다. 성능이 현저히 저하된 경우에는 공인 서비스 센터에서 연료 전지를 교체하십시오. 사실, 당신은 회사가 이 과정에 상당한 금액을 요구할 것이라고 예상해야 합니다.

어떤 회사가 이미 수소 자동차를 만들고 있거나 만들 계획입니까?

많은 회사들이 환경 친화적 인 전력 장치 개발에 종사하고 있습니다. 다음은 이미 작업 옵션이 있는 디자인 국과 시리즈로 들어갈 준비가 된 일부 자동차 브랜드입니다. Mercedes-Benz는 2018년 판매를 시작한다고 발표한 GLC F-Cell 크로스오버이지만, 지금까지 소수의 독일 기업과 부처에서만 인수했습니다. 수소 엔진. 작동 원리 및 단점 수소 연료 전지 트랙터 프로토타입인 GenH2가 최근 공개되었습니다. 현대 - 넥쏘 프로토타입은 2년 전에 도입된 수소 엔진입니다. 작동 원리 및 단점 BMW는 조립 라인에 출시된 Hydrogen Hydrogen 7의 프로토타입입니다. 100 사본의 배치는 실험 단계에 남아 있지만 이것은 이미 무언가입니다. 미국과 유럽에서 사용할 수 있는 재고 차량 중에는 각각 Toyota와 Honda의 Mirai 및 Clarity 모델이 있습니다. 다른 회사의 경우 이 개발은 여전히 도면 버전이거나 작동하지 않는 프로토타입입니다.

수소차 가격은 얼마인가요?

수소차는 가격이 합리적이다. 이는 연료전지의 전극을 구성하는 귀금속(팔라듐 또는 백금) 때문입니다. 또한 현대 자동차에는 수많은 보안 시스템과 전기 요소의 작동 안정화가 장착되어있어 물적 자원이 필요합니다. 그러한 자동차의 유지 관리(연료 전지를 교체할 때까지)는 최신 세대의 일반 자동차보다 훨씬 더 비싸지 않습니다. 일부 국가에서는 수소 생산을 후원하지만 그렇게 해도 가스 킬로그램당 평균 $11.5의 비용이 듭니다. 엔진 종류에 따라 약 100km 정도면 충분할 수 있습니다.

수소차가 전기차보다 좋은 이유는?

연료 전지가 있는 수소 공장을 예로 들면, 그러한 자동차는 우리가 도로에서 보는 전기 자동차와 같을 것입니다. 유일한 차이점은 전기 자동차는 네트워크 또는 주유소 터미널에서 충전된다는 것입니다. 수소 수송 자체가 전기를 생산합니다. 그런 차는 더 비쌉니다. 예를 들어 기본 구성의 Tesla 모델 가격은 $45,000입니다. 일본의 수소 유사체는 57,000개 단위로 구입할 수 있습니다. 반면에 바이에른 사람들은 "녹색" 연료로 자동차를 50달러에 판매합니다. 실용성을 생각하면 주차장에서 30분 정도 기다리는 것(모든 종류의 배터리가 허용되지 않는 급속 충전 사용) 보다 주유(약 5분 소요)가 더 쉽습니다. 이것이 수소 플랜트의 장점입니다. 또 다른 장점 - 연료 전지는 특히 유지 보수가 필요 없고 작동 수명이 상당히 깁니다. 전기차의 경우 배터리가 워낙 커서 충방전 주기가 길기 때문에 5년 정도면 교체해야 한다. 영하의 온도에서 전기 자동차의 배터리는 여름보다 훨씬 빨리 방전됩니다. 그러나 수소 산화 반응을 위한 원소는 이를 거치지 않고 안정적으로 전기를 생산한다.

수소 자동차의 전망은 무엇이며 언제 도로에서 볼 수 있습니까?

수소 자동차는 이미 유럽과 미국에서 볼 수 있습니다. 그러나 그들은 여전히 ​​호기심 범주에 속합니다. 그리고 오늘날에는 그럴 가능성이 거의 없습니다. 이러한 유형의 운송 수단이 곧 모든 국가의 도로를 채우지 못할 주된 이유는 생산 능력이 부족하기 때문입니다. 첫째, 수소 생산이 확립되어야 합니다. 또한 환경 친화적일 뿐만 아니라 대부분의 운전자가 사용할 수 있는 연료 수준에 도달해야 합니다. 이 가스 생산 외에도 운송을 조직하고 (이를 위해 메탄이 운송되는 고속도로를 안전하게 사용할 수 있음) 많은 주유소에 적절한 터미널을 장비해야 합니다. 둘째, 각 자동차 회사는 상당한 투자가 필요한 생산 라인을 심각하게 현대화해야 합니다. 세계적인 유행병의 발발로 인한 불안정한 경제에서 그러한 위험을 감수하는 사람은 거의 없습니다. 전기 운송의 발전 속도를 보면 대중화 과정이 매우 빠르게 진행되었습니다. 하지만 전기자동차가 대중화된 이유는 연료를 절약할 수 있기 때문입니다. 그리고 이것은 보전을 위한 것이 아니라 구매하는 첫 번째 이유인 경우가 많습니다. 수소의 경우 생산에 훨씬 더 많은 에너지가 소비되기 때문에 (적어도 현재로서는) 비용 절감이 없습니다.

수소차의 단점과 주요 장점

요약하자면. 수소 연료 엔진의 장점은 다음과 같습니다. 환경 친화적 배출; 전원 장치의 조용한 작동(전기 견인); 연료전지를 사용하면 잦은 유지보수가 필요하지 않습니다. 빠른 급유; 전기 자동차에 비해 추진 시스템과 에너지원은 영하의 온도에서 더 안정적으로 작동합니다. 개발이 참으로 새로운 것은 아니지만 그럼에도 불구하고 일반 운전자가 자세히 살펴보게 만드는 여러 가지 단점이 있습니다. 다음은 그 중 일부입니다. 수소가 발화하려면 기체 상태여야 합니다. 이것은 특정 어려움을 만듭니다. 예를 들어, 가벼운 가스를 압축하려면 값비싼 특수 압축기가 필요합니다. 연료는 또한 가연성이 높기 때문에 적절한 보관 및 운송에 문제가 있습니다. 자동차에 설치되는 실린더는 주기적으로 점검해야 합니다. 이를 위해 운전자는 추가 비용이 드는 전문 센터를 방문해야 합니다. 수소차는 대용량 배터리를 사용하지 않지만 탑재 중량은 여전히 적당해 차량의 동적 특성에 큰 영향을 미친다. 수소 - 가장 작은 불꽃에서 발화하므로 이러한 자동차와 관련된 사고에는 심각한 폭발이 수반됩니다. 자신의 안전과 다른 도로 사용자의 생명에 대한 일부 운전자의 무책임한 태도를 고려할 때 이러한 차량은 아직 도로에 놓을 수 없습니다. 깨끗한 환경에 대한 인류의 관심을 감안할 때 수소차의 단점보다 장점이 '그린' 교통을 완성하는 문제의 돌파구로 이어질 것으로 기대된다. 그러나 이것이 일어난다면 시간이 말해줄 것입니다.