De inhoud van het artikel:
- Een beetje geschiedenis
- Het kenmerk van waterstofmotoren
- De belangrijkste voor- en nadelen van waterstofmotoren
- De populairste auto's met een waterstofverbrandingsmotor
"Waterstof is de brandstof van de toekomst" - met deze boodschap worden waterstof-ICE's geïntroduceerd in de transport- en luchtvaartindustrie.
Het is geen toeval dat waterstof een leidende positie inneemt tussen alle andere bronnen van alternatieve energie - het is zo milieuvriendelijk mogelijk, heeft een hernieuwbare hulpbron en heeft ook het hoogste rendement in vergelijking met klassieke motoren die op benzine en diesel werken.
Naast onmiskenbare voordelen heeft de waterstofmotor echter ook een aantal nadelen, die het nog niet mogelijk maken hem enorm te maken en de "schadelijke" benzine- en dieselmotoren volledig te vervangen.
Een beetje geschiedenis
De mensheid begon vrij recent na te denken over de noodzaak om het milieu te beschermen, maar wetenschappers begonnen veel eerder na te denken over het vervangen van een conventionele verbrandingsmotor.
Dus, van de hand van de wetenschapper François Isaac de Rivaz, een inwoner van Frankrijk, werd de eerste waterstofmotor vervaardigd in 1806. In 1841 ontving Groot-Brittannië de eerste patentovereenkomst voor de productie van een waterstofmotor, en in 1852 werden Duitse wetenschappers in staat om een verbrandingsmotor te creëren die werkt op een lucht-waterstofmengsel.
Plannen voor de introductie van waterstofmotoren werden echter gedwarsboomd door benzinemotoren, die na 1870 wijdverbreid werden.
Pas in 1941 in het belegerde Leningrad herinnerden ze zich waterstof weer als alternatieve brandstof. Toen gebruikte de Sovjet-technicus B. Shelishch een lucht-waterstof "cocktail" om spervuurballonnen te lanceren.
Daarna werd waterstof weer vergeten, totdat in de jaren zeventig de wereldwijde brandstofcrisis op de deur klopte. Eind jaren 70 bracht de BMW-autofabrikant zijn eerste auto op waterstof uit, en daarna volgden andere bedrijven zijn voorbeeld, waaronder het Amerikaanse General Motors en Ford, het Japanse Honda en anderen.
Maar zodra de crisis voorbij was, verflauwde de belangstelling voor waterstof als energiebron weer. En nu, decennia later, herinnerde de mensheid zich opnieuw haar bestaan, dat niet alleen werd vergemakkelijkt door de activering van milieuactivisten, maar ook door de stijging van de brandstofprijzen.
Het kenmerk van waterstofmotoren
Structureel verschilt een waterstofmotor niet veel van een standaard verbrandingsmotor. Het bevat ook zuigers, een verbrandingskamer en een drijfstang-krukmechanisme. Dus wat is het verschil?
Feit is dat waterstofmotoren een andere methode gebruiken om het brandstofmengsel en de daaropvolgende verbranding te leveren. Bovendien kost de verbranding van waterstof veel minder tijd dan bij brandstoffen op basis van aardolie. De verschillen zijn onbeduidend en op het eerste gezicht lijkt het misschien niet moeilijk om een conventionele ICE om te bouwen naar een waterstofversie, maar dat is niet zo.
Een aantal problemen bij het gebruik van een waterstofmotor:
- Waterstof is moeilijk te verkrijgen. Het is geen geheim dat het in water zit en terecht wordt beschouwd als het meest voorkomende chemische element ter wereld, hoewel het praktisch niet in zijn pure vorm wordt weergegeven. Dit betekent dat de auto moet worden uitgerust met een speciale installatie van het gesloten type - een elektrolyser, die verantwoordelijk is voor het splitsen van water en de productie van waterstof. In de praktijk is een dergelijke installatie echter moeilijk te vervaardigen, hetgeen de uiteindelijke kosten sterk beïnvloedt.
- Door de hoge compressietemperatuur reageert waterstof gemakkelijk met verschillende metalen elementen van de energiecentrale en zelfs met motorolie.
- Zelfs een klein lek van waterstof bij contact met een verwarmd spruitstuk zal brand veroorzaken. Dat is de reden waarom tegenwoordig bij het maken van waterstofmotoren alleen roterende krachtcentrales worden gebruikt, omdat ze het risico op brand verminderen door de grotere afstand tussen de inlaat- en uitlaatspruitstukken.
Desalniettemin zijn de meeste problemen tot nu toe opgelost, niet alleen op roterende installaties, maar ook in motoren met zuigermechanismen, waardoor waterstof de meest veelbelovende vervanging voor benzine / diesel blijft.
De belangrijkste voor- en nadelen van waterstofmotoren
De belangrijkste voordelen die waterstofmotoren hebben:
- hoge mate van milieuvriendelijkheid, aangezien het product van de verbranding waterdamp is. Wanneer waterstof opbrandt, verbrandt ook motorolie, maar de hoeveelheid giftige uitlaatgassen is vele malen kleiner dan wanneer benzine of "zware" brandstof wordt verbrand;
- hoog rendement, dat meerdere malen hoger is dan dat in klassieke energiecentrales die op diesel of benzine werken;
- relatieve structurele eenvoud, evenals de afwezigheid van dure en onbetrouwbare brandstoftoevoersystemen, die ook gevaarlijk zijn;
- geruisloosheid.
Ondanks een aantal belangrijke voordelen hebben waterstofmotoren voldoende nadelen:
- hoge prijs en complexiteit van het verkrijgen van zuivere waterstof;
- onontwikkelde infrastructuur van tankstations die kunnen tanken met waterstof;
- gebrek aan internationale normen voor het transport en het gebruik van waterstofbrandstof;
- hoge kosten van brandstofcomponenten en onderhoud van waterstofmotoren;
- problemen in verband met de opslag van waterstofbrandstof. Wetenschappers zijn nog steeds niet tot een gemeenschappelijke noemer gekomen over het materiaal dat moet worden gebruikt bij de vervaardiging van tanks voor de opslag van brandbare waterstof;
- een toename van de totale massa van de auto door de aanwezigheid van een waterstofmotor, die merkbaar zwaarder is dan de nu wijdverbreide benzine- en dieselmotoren.
Bovendien moeten waterstofcilinders regelmatig worden geïnspecteerd en gecertificeerd, wat alleen kan worden gedaan door gekwalificeerde en gediplomeerde technici.
De populairste auto's met een waterstofverbrandingsmotor
Op de foto: Riversimple Rasa
Ondanks het feit dat wetenschappers blijven puzzelen over de huidige problemen in verband met het gebruik van waterstofmotoren, blijft het aantal auto's op waterstof groeien. De bekendste auto's op waterstof zijn:
- Toyota Mirai FCV - de auto debuteerde voor het eerst in 2013, maar ging pas in 2015 in de verkoop. De daarin aanwezige cilinders zorgden voor een "bereik" van ongeveer 500 km.
- BMW 750hL, waarvan in 2000 een conceptversie werd getoond. Het voertuig is uitgerust met een speciale waterstoftank waarvan de reserve voldoende is om een afstand van 300 km af te leggen.
- Honda Clarity is een andere auto die waterstof gebruikt in plaats van klassieke brandstof. De belangrijkste voordelen van het model zijn het spectaculaire uiterlijk en een indrukwekkende, naar de maatstaven van waterstofauto's, een gangreserve van 589 km.
- De Riversimple Rasa is een kleine waterstofauto die oorspronkelijk uit het Verenigd Koninkrijk komt. Het belangrijkste kenmerk was het lage gewicht (iets meer dan 500 kg) en een indrukwekkende gangreserve - ongeveer 500 km.
Daarnaast blijven fabrikanten waterstofconceptauto's presenteren, waaronder de Audi H-tron Quattro, de waterstof Mercedes GLC, de Nikola One-truck van Nikola Motor, de H2 Speed-supercar van het ontwerphuis Pininfarina en vele anderen.
Gevolgtrekking
Ondanks een aantal nadelen kan waterstof de komende 30-40 jaar de meest veelbelovende bron van schone energie worden. We moeten alleen een effectieve methode vinden om waterstof te produceren en een infrastructuur ontwikkelen voor de levering aan de eindgebruiker, en dan zal de mensheid niet alleen de brandstof, maar ook de milieucrisis voor altijd vergeten.
