Motor de combustión interna de hidrógeno, que utiliza hidrógeno como combustible.
Historia de los motores de hidrógeno
Alrededor del 45% de los productos petroleros del mundo se utilizan como combustible para automóviles. Las reservas de petróleo son limitadas y no son renovables, por lo que la búsqueda de una fuente de energía universal, que se puede obtener en cantidades convencionalmente ilimitadas, es definitivamente relevante.
El hidrógeno como combustible para motores se considera entre las sustancias más prometedoras. Las reservas de hidrógeno en la Tierra son prácticamente inexhaustivamente, ya que están fácilmente disponibles desde el agua común. El almacenamiento y transporte de este gas es difícil, pero factible. Y, lo más importante, con masas iguales, el hidrógeno se asigna tres veces más energía que la gasolina.
El primer certificado de patente de hidrógeno se emitió en Inglaterra en 1841. En 1852, se construyó un motor de combustión interna en Alemania, corriendo sobre una mezcla de hidrógeno y aire, y la infame Zeppelin diristed de Zeppelin se instaló con una mezcla de gas ligero del 50 por ciento de hidrógeno.
El interés por los motores alimentados por hidrógeno se reanudó en los años 70, con la llegada de la crisis del combustible y la energía.
Al final de la crisis del petróleo, el interés por fuentes alternativas de energía no ha desaparecido. En la actualidad, los defensores del medio ambiente que luchan por la reducción de las emisiones nocivas en la atmósfera están siendo intensamente calentados por él. Además, el constante aumento de los precios de la energía y el deseo de muchos países de obtener la independencia del combustible han contribuido a la continuación de los estudios teóricos y prácticos de las aplicaciones de hidrógeno en los vehículos.
General Motors, Honda Motor, Ford Motor, BMW y otros son la investigación más activa sobre el desarrollo del motor de hidrógeno.
Tipos y principios de funcionamiento de los motores alimentados con hidrógeno
El moderno sistema de propulsión está dividido en dos tipos: motores eléctricos de pilas de combustible de hidrógeno y motores de combustión interna en hidrógeno.
Sistemas de pilas de hidrógeno
El principio de la operación de pila de combustible se basa en la reacción físico-química. De hecho, las pilas de combustible son como baterías de plomo-ácido. La diferencia es que la pila de combustible de GNC es significativamente más alta que la batería y es del 45 por ciento o más.
Una membrana con solo protones se instala en la pila de combustible de hidrógeno-oxígeno. Separa las dos células con los electrodos y el ánodo y el ánodo. El hidrógeno se ha colocado en la célula del ánodo, y el oxígeno está en la célula. Cada electrodo es chapado con un catalizador, por ejemplo, platino. El hidrógeno molecular bajo la influencia de un catalizador causado por el ánodo pierde electrones. Los protones se llevan a cabo a través de la membrana al katode, y el catalizador está conectado a electrones (flujo de electrones desde el exterior), lo que resulta en agua. Los electrones de la cámara del ánodo entran en el circuito eléctrico que está conectado al motor, es decir, en el idioma doméstico, se forma la corriente eléctrica y se genera el motor eléctrico.
Las muestras actuales de vehículos de pila de combustible son "Niva" con la planta de energía "Antel-1" y "Lada 111" con "Antel-2" desarrollado por ingenieros de Ural. El primer coche se puede utilizar para una sola carga de 200 km y el segundo puede ser de 350 kilómetros.
Motor de combustión interna
Al utilizar el hidrógeno en un motor de combustión interna convencional, surgen una serie de problemas. En primer lugar, a alta temperatura y compresión, el hidrógeno entra en reacción con el metal del que se hace el motor, e incluso con el aceite del motor. Además, en caso de que se produzca incluso una leve fuga en contacto con un colector de escape caliente, inevitablemente se encenderá. Así, por cierto, el hidrógeno es utilizado por los motores rotativos, que están diseñados para ser la lejanía del colector de escape del colector de escape, lo que permite quitar el riesgo de ignición. Sin embargo, todos estos problemas, incluida la necesidad de cambiar el sistema de ignición, son de una u otra manera, lo que permite a los ingenieros pensar en el hidrógeno como combustible-combustible-fueler.
El hidrógeno para hidrógeno tiene una eficiencia más baja que los motores de pila de combustible, pero el hecho de que se necesite menos que la gasolina para generar 1 kW de energía de hidrógeno está permitido ser aceptado con una eficiencia reducida.
Un buen ejemplo de un coche impulsado por hidrógeno podría ser el sedán experimental BMW 750hL, producido por una serie limitada y disponible para los clientes. Tiene un motor de 12 cilindros que funciona con un combustible de cohete (hidrógeno + oxígeno) para dispersar hasta 140 km/h.
El hidrógeno licuado se almacena en un tanque especial a baja temperatura. El suministro de hidrógeno está a unos 300 km de distancia. Si se utiliza, el motor cambiará automáticamente al poder del depósito de gasolina adicional. El precio del BMW Hydrogen 7 es comparable al valor de la norma 7 y es de unos 93.000 dólares.
Problemas y desafíos del desarrollo de motores alimentados con hidrógeno
Hay una serie de obstáculos tecnológicos y medioambientales para la transición masiva al hidrógeno como combustible.
La producción de combustible de hidrógeno es cuatro veces más cara hoy que la producción de gasolina.
El proceso de sacar el hidrógeno del agua sigue siendo demasiado caro. Por lo tanto, la mayor parte del volumen se produce actualmente a partir de metano. El transporte y el almacenamiento están asociados a los altos costos.
En el caso de despliegues masivos de tales plantas de energía, el hidrógeno se incrementa dramáticamente en la atmósfera, lo que podría llevar al agotamiento de la capa de ozono de la Tierra, ya que las emisiones de hidrógeno emiten muchos más óxidos de nitrógeno que la gasolina.
El nivel de reembolso comercial de tales plantas de energía sólo se ve a largo plazo.
Sin embargo, exactamente los mismos problemas ocurrieron durante el desarrollo de motores de gasolina, eléctricos y de gas. Era de esperar que la situación cambiara en 15 a 20 años, y la aparición de un coche de hidrógeno en las carreteras se convertiría en rutina.
