Motore a combustione interna a idrogeno, che utilizza l'idrogeno come combustibile.
Storia dei motori a idrogeno
Circa il 45% dei prodotti petroliferi mondiali è utilizzato come carburante per le auto. Le riserve di petrolio sono limitate e non sono rinnovabili, quindi la ricerca di una fonte energetica universale, che può essere ottenuta in quantità convenzionalmente illimitate, è sicuramente rilevante.
L'idrogeno come carburante per i motori è considerato tra le sostanze più promettenti. Le scorte di idrogeno sulla Terra sono praticamente inesaustibili, in quanto facilmente reperibili dall'acqua comune. Lo stoccaggio e il trasporto di questo gas è difficile, ma fattibile. E, soprattutto, con masse uguali, l'idrogeno viene allocato tre volte più energia della benzina.
Il primo certificato di brevetto a idrogeno è stato rilasciato in Inghilterra nel 1841. Nel 1852, un motore a combustione interna è stato costruito in Germania, correndo su una miscela di idrogeno e aria, e il famigato Zeppelin dirigista di Zeppelin è stato installato con una miscela di gas leggero del 50 di idrogeno.
L'interesse per i motori alimentati a idrogeno riprese negli anni ' 1970s, con l'avvento della crisi del carburante e dell'energia.
Al termine della crisi petrolifera, l'interesse per le fonti energetiche alternative non è scomparso. Attualmente i sostenitori dell'ambiente che lottano per la riduzione delle emissioni nocive nell'atmosfera vengono intensamente riscaldati da lui. Inoltre, i prezzi dell'energia in costante aumento e il desiderio di molti paesi di ottenere l'indipendenza del carburante hanno contribuito alla prosecuzione degli studi teorici e pratici delle applicazioni a idrogeno nei veicoli.
General Motors, Honda Motor, Ford Motor, BMW e altri sono la ricerca più attiva sullo sviluppo del motore a idrogeno.
Tipi e principio di funzionamento dei motori alimentati a idrogeno
Il sistema di propulsione moderno è diviso in due tipi: motori elettrici alimentati da celle a combustibile a idrogeno e motori a combustione interna sull'idrogeno.
Sistemi cellulari a combustibile a idrogeno
Il principio di funzionamento delle celle a combustibile si basa sulla reazione fisica - chimica. Infatti, le celle a combustibile sono come le batterie al piombo. La differenza è che la cella a combustibile del CNG è significativamente superiore alla batteria ed è pari al 45 o più.
Una membrana con solo protoni è installata nella cella a combustibile idrogeno - ossigeno. Separa le due cellule con gli elettrodi e l'anodo e l'uno. L'idrogeno è stato messo nella cellula anodica, e l'ossigeno è nella cellula. Ogni elettrodo è placcato con un catalizzatore, ad esempio platino. L'idrogeno molecolare sotto l'influenza di un catalizzatore causato da anodo perde elettroni. I protoni vengono realizzati attraverso la membrana al katode, e il catalizzatore è collegato ad elettroni (flusso di elettroni dall'esterno), con conseguente acqua. Gli elettroni della camera anodica stanno entrando nel circuito elettrico collegato al motore, cioè nella lingua domestica si forma la corrente elettrica e si genera il motore elettrico.
Gli attuali campioni di veicoli a celle a combustibile sono "Nava" con la centrale elettrica "Antel-1" e "Lada 111" con "Antel-2" sviluppato dagli ingegneri Urali. La prima vettura può essere utilizzata per una singola carica di 200 km e la seconda può essere di 350 chilometri.
Idrogeno motore a combustione interna
Quando si utilizza l'idrogeno in un motore a combustione interna convenzionale, sorge una serie di problemi. In primo luogo, ad alta temperatura e compressione, l'idrogeno entra in reazione con il metallo da cui si fa il motore, e anche con l'olio motore. Inoltre, in caso di lieve perdita di contatto con un collettore di scarico caldo, sarà inevitabilmente acceso. Quindi, per contro, l'idrogeno è utilizzato dai motori rotanti, che sono progettati per essere la remotenia del collettore di scarico del collettore di scarico, che permette di togliere il rischio di accensione. Tuttavia, tutti questi problemi, tra cui la necessità di cambiare il sistema di accensione, sono in un modo o in un altro aggirarsi, permettendo agli ingegneri di pensare all'idrogeno come alimentatore di carburante.
L'idrogeno per l'idrogeno ha un'efficienza inferiore rispetto ai motori a celle a combustibile, ma il fatto che meno della benzina sia necessaria per generare 1 kW di energia all'idrogeno è consentito essere accettato con una ridotta efficienza.
Un buon esempio di auto alimentata a idrogeno potrebbe essere la berlina sperimentale BMW 750hL, prodotta da una serie limitata e disponibile per i clienti. Ha un motore a 12 cilindri che gira su un combustibile a razzo (idrogeno + ossigeno) per disperdere fino a 140 km/h.
L'idrogeno liquefatto viene immagazzinato in un serbatoio speciale a bassa temperatura. L'alimentatore a idrogeno è a circa 300 km di distanza. Se utilizzato, il motore passa automaticamente alla potenza dal serbatoio supplementare di benzina. Il prezzo della BMW Hydrogen 7 è paragonabile al valore della norma 7 ed è di circa $93.000.
Problemi e sfide dello sviluppo dei motori alimentati a idrogeno
Ci sono diversi ostacoli tecnologici e ambientali per la transizione massiccia verso l'idrogeno come combustibile.
La produzione di combustibile a idrogeno è quattro volte più costosa oggi rispetto alla produzione di benzina.
Il processo di ottenere idrogeno fuori dall'acqua è ancora troppo costoso. Pertanto, la mole del volume è attualmente prodotta a partire da metano. Il trasporto e lo stoccaggio sono associati ad alti costi.
Nel caso di dispiegamenti massicci di tali centrali, l'idrogeno è drammaticamente aumentato nell'atmosfera, che potrebbe portare all'impoverimento dello strato di ozono terrestre, dato che le emissioni di idrogeno emettano più ossidi di azoto della benzina.
Il livello di payback commerciale di tali centrali è visto solo nel lungo periodo.
Tuttavia, esattamente gli stessi problemi si sono verificati durante lo sviluppo di motori a benzina, elettrici e a gas. C'era da sperare che la situazione cambiasse tra i 15 e i 20 anni, e l'emergere di un'auto a idrogeno sulle strade diventerebbe di routine.
