氢发动机。 工作原理和缺点

内燃发动机并没有作为独立的动力单元出现。 相反，经典电动机是热机改进和改进的结果。 了解我们习惯在汽车引擎盖下看到的组件如何逐渐出现。 在另一篇文章中.

但是，当第一辆配备内燃机的汽车问世时，人类得到了一种自走式车辆，不需要不断地进食，就像马一样。 自1885年以来，电动机发生了许多变化，但是一个缺点仍然没有改变。 在汽油（或其他燃料）和空气的混合物燃烧期间，释放出太多有害物质，污染了环境。

如果在无人驾驶汽车问世之前，欧洲国家的建筑师担心大城市会淹死在马粪中，那么今天，大都市圈的居民会呼吸肮脏的空气。

严格的运输环境标准正迫使汽车制造商开发更清洁的动力总成。 因此，许多公司对以前创建的Anjos Jedlik技术产生了兴趣，Anjos Jedlik是一种电动牵引自行式手推车，最早于1828年问世。 如今，这项技术已经在汽车界确立了牢固的地位，以至于您不会对使用电动汽车或混合动力汽车的人感到惊讶。

但是真正令人鼓舞的是发电厂，其唯一的释放是饮用水。 这是氢引擎。

什么是氢发动机？

这是一种使用氢气作为燃料的发动机。 使用该化学元素将减少碳氢化合物资源的消耗。 对这种装置感兴趣的第二个原因是减少了环境污染。

根据运输中将使用哪种类型的电动机，其操作将不同于传统的内燃机或相同。

简史

氢内燃机的出现与ICE原理的发展和完善是在同一时期出现的。 法国工程师和发明家设计了自己的内燃机。 他在开发过程中使用的燃料是氢气，它是H电解产生的结果₂答：1807年，第一辆氢气汽车出现了。

艾萨克·德里瓦兹（Isaac De Rivaz）在1807年申请了一项专利，该专利用于开发用于军事装备的拖拉机。 他建议使用氢气作为动力装置之一。

动力单元是活塞，其点火是由于气缸中形成了火花。 没错，发明家的第一个创造需要手动产生火花。 短短两年后，他完成了工作，第一台自行式氢燃料汽车诞生了。

但是，当时的发展并不重要，因为天然气不像汽油那样容易获得和储存。 从1941年下半年开始，封锁期间在列宁格勒实际使用了氢马达。 虽然，我们必须承认这些并非仅是氢单元。 这些是普通的GAZ内燃机，但没有燃料，但是当时有大量的汽油，因为它们是由气球提供燃料的。

在80年代上半叶，不仅欧洲，而且美国，俄罗斯和日本的许多国家都开始尝试这种安装方式。 因此，在1982年，在Kvant工厂和RAF汽车企业的联合工作中，出现了一种组合式电动机，该电动机在氢气和空气的混合物上运行，并使用5 kW / h的电池作为能源。

从那时起，许多国家都在尝试将“绿色”车辆引入其模型生产线，但是在大多数情况下，此类车辆要么仍属于原型类别，要么具有非常有限的版本。

它是如何工作

由于今天有许多此类运转的电动机，制氢厂在每种情况下都将根据其自身原理运行。 考虑一种可以替代传统内燃机的改进方式。

在这种电动机中，肯定会使用燃料电池。 它们是一种激活电化学反应的发生器。 在设备内部，氢被氧化，反应的结果是释放出电，水蒸气和氮。 在这样的设备中不会排放二氧化碳。

基于相似单元的车辆是同一辆电动汽车，只是其中的电池要小得多。 燃料电池产生足够的能量来运行所有车辆系统。 唯一的警告是，从过程开始到产生能量，大约需要2分钟。 但是，安装的最大输出将在系统预热后开始，这需要花费一刻钟到60分钟的时间。

这样一来，发电厂就不会徒劳地工作，也不必事先准备好行程所需的运输工具，只需在其中安装常规电池即可。 在行驶过程中，由于能量回收而对其进行充电，并且仅在启动汽车时才需要。

这种汽车装有不同容积的气缸，氢气被泵入其中。 根据行驶模式，汽车的大小和电气设备的功率，一公斤汽油足以满足100公里的行驶距离。

氢发动机类型

尽管氢发动机进行了多种修改，但它们都分为两种：

• 带燃料电池的单元类型；
• 改装的内燃机，适用于氢气。

让我们分别考虑每种类型：它们的功能是什么。

基于氢燃料电池的发电厂

燃料电池基于电池原理，在其中发生电化学过程。 氢类似物之间的唯一区别是其效率更高（在某些情况下，超过45％）。

燃料电池是一个单腔，其中放置了两个元素：阴极和阳极。 两个电极均涂有铂（或钯）。 膜位于它们之间。 它将空腔分为两个腔室。 将氧气与阴极一起供应到型腔，将氢气供应给第二个腔。

结果，发生化学反应，其结果是氧和氢分子与电的释放结合。 该方法的副作用是释放出水和氮。 燃料电池电极连接到汽车的电路，包括电动机。

氢内燃机

在这种情况下，尽管该发动机被称为氢气，但其结构与传统ICE相同。 唯一的区别是燃烧的不是汽油或丙烷，而是氢气。 如果用氢气填充钢瓶，则存在一个问题-这种气体将使常规装置的效率降低约60％。

以下是在不升级发动机的情况下改用氢气的其他一些问题：

• 压缩HTS时，气体将与制造燃烧室和活塞的金属发生化学反应，而且发动机油经常也会发生这种反应。 因此，在燃烧室中形成了另一种化合物，该化合物没有以高质量燃烧的特殊能力来区分。
• 燃烧室中的间隙必须是完美的。 如果燃油系统的某处泄漏最少，则气体与热物体接触时很容易点燃。

本田 Clarity 发动机

由于这些原因，在旋转发动机中使用氢作为燃料更为实用（请阅读以下内容）。 这里）。 这些单元的进气和排气歧管彼此分开放置，因此进气处的气体不会加热。 尽管如此，在引擎进行现代化改造时，可以避免使用更便宜，更环保的燃料的问题。

燃料电池的使用寿命有多长？

如今，在全世界范围内，这种汽车都非常稀有，而且还不是系列产品，很难说给定能源具有什么资源。 工匠在这方面还没有经验。

唯一可以说的是，根据丰田代表的说法，他们量产车 Mirai 的燃料电池能够不间断地产生高达 250 万公里的能量。 在此里程碑之后，您需要监控设备的有效性。 如果其性能明显下降，则在授权服务中心更换燃料电池。 诚然，人们应该期望该公司将为此程序花费可观的金额。

哪些公司已经或将要制造氢能汽车？

许多公司都在从事环保型动力装置的开发。 以下是汽车品牌，在设计部门中已经有工作选项，可以串联使用：

• 梅赛德斯-奔驰是GLC F-Cell跨界车，2018年宣布开始销售，但目前只有少数德国企业和部委收购。 氢燃料电池牵引车原型机GenH2最近发布；
• 现代——两年前推出的 Nexo 原型车；
• 宝马是氢氢7的原型，从装配线上发布。 100份的批次还停留在实验阶段，但这已经是东西了。

在美国和欧洲都可以购买的库存汽车中，分别有丰田和本田的Mirai和Clarity车型。 对于其他公司，此开发仍处于绘图版本中，或处于非工作状态。

丰田未来

本田清晰度

氢动力汽车要多少钱？

氢能汽车的成本是可观的。 其原因是作为燃料电池电极的一部分的贵金属（钯或铂）。 另外，现代汽车配备有无数的安全系统和稳定的电子元件操作，这也需要物质资源。

尽管这种汽车的维修（直到更换燃料电池）并不比最新一代的传统汽车贵很多。 有一些国家赞助氢气生产，但即便如此，您也必须平均支付每公斤天然气11半美元的费用。 根据发动机的类型，这对于大约一百公里的距离就足够了。

为什么氢能汽车比电动汽车更好？

如果您使用带有燃料电池的制氢厂，那么这种汽车将与我们在路上看到的电动汽车完全相同。 唯一的区别是，电动汽车是通过网络或加油站的终端充电的。 氢运输本身为自己发电。

至于这种汽车的成本，它们更昂贵。 例如，基本配置的特斯拉车型的起价为45万美元。 日本的氢类似物可以57单位购买。 另一方面，巴伐利亚人以“绿色”燃料出售他们的汽车，价格为50万美元。

考虑到实用性，比在停车场等待半小时（快速充电，这不适用于所有类型的电池）填充汽车的汽油（大约需要五分钟）要容易得多。 这是制氢厂的优点。

另一个优点是燃料电池不需要特别维护，并且它们的工作寿命相当长。 至于电动汽车，由于其充放电周期很多，因此需要在大约五年内更换其庞大的电池。 在霜冻中，电动汽车中的电池放电比夏天快得多。 但是，氢氧化反应中的元素不受此影响并稳定地发电。

氢能汽车的前景如何？何时出现在道路上？

在欧洲和美国，已经可以找到氢气车。 但是，它们仍然属于好奇类别。 如今，前景渺茫。

这种运输方式不会很快填满所有国家的道路的主要原因是缺乏生产能力。 首先，必须建立氢气生产。 此外，有必要达到这样的水平，即除了对环境友好之外，它也是大多数驾驶者可用的燃料。 除了产生这种气体外，还必须组织其运输（尽管为此，您可以安全地使用甲烷的运输公路），并为许多加气站配备适当的码头。

其次，每个汽车制造商都必须认真现代化生产线，这需要大量投资。 在由于全球流行病爆发而造成的不稳定经济中，很少有人会冒这样的风险。

如果您看一下电力运输的发展速度，那么普及过程就会很快发生。 然而，电动汽车普及的原因是节省燃料的能力。 这通常是购买它们的第一个原因，而不是为了保护环境。 就氢气而言，将无法省钱（至少现在），因为氢气的生产要消耗更多的能量。

氢发动机的优点和主要缺点

因此，让我们总结一下。 氢燃料发动机的优势包括以下因素：

• 环保排放；
• 动力单元静音运行（电力牵引）；
• 使用燃料电池时，不需要经常维护；
• 快速加油；
• 与电动汽车相比，推进系统和能源即使在低温下也能更稳定地运行。

尽管不能称其为新颖性，但是它仍然存在许多缺点，促使普通驾驶者谨慎地看待它。 这里是其中的一些：

• 为了使氢气点燃，它必须处于气态。 这带来了一定的困难。 例如，需要特殊的昂贵压缩机来压缩轻气体。 由于燃料极易燃烧，因此还存在适当存储和运输燃料的问题。
• 气缸将被安装在汽车上，需要定期检查。 为此，驾驶者将需要参观专门的中心，这是额外的费用；
• 在氢能汽车中，没有使用巨大的电池，但是，安装仍然具有相当大的重量，这极大地影响了车辆的动力特性。
• 氢气-点火时丝毫不燃，因此，涉及此类汽车的事故将伴有严重爆炸。 鉴于某些驾驶员对自己的安全和其他道路使用者的生活不负责任，因此此类车辆不应释放到道路上。

考虑到人类在清洁环境中的利益，应该期望在完成“绿色”运输问题上取得突破。 但是，一旦发生这种情况，只有时间会证明一切。

同时，观看Toyota Mirai上的视频评论：

氢的未来？ 丰田 Mirai - 全面审查和规格 | LiveFEED®

问题与解答：

为什么氢发动机很危险？ 在氢混合物燃烧期间，发动机比在汽油燃烧期间升温更多。 因此，活塞、阀门和装置过载的可能性很高。

如何给氢燃料汽车加油？ 这种汽车以气态（液化或压缩气体）的氢气为燃料。 为了储存燃料，它被压缩到350-700个大气压，温度可以达到-259度。

氢内燃机是如何工作的？ 汽车配备了一种电池。 氧气和氢气通过特殊的板。 结果是与释放水蒸气和电的化学反应。