Как работает водородный автомобиль Toyota, BMW, ставить ли водородный генератор
Водород давно считается едва ли не лучшей заменой бензину. Это неудивительно, ведь при его сгорании выделяется вода, а не вредные вещества.
Вот только, несмотря на все очевидные преимущества, споры и дискуссии про водородный автомобиль идут до сих пор.
И это притом что многие корпорации, Toyota, BMW, Ford, постоянно ведут работы по использованию такого газа как источника энергии для движения машины.
Водородная установка для автомобиля, с нее все начиналось
Согласно историческим сведениям, первый двигатель ДВС был водородный, хотя порой использовался и светильный газ.
Но потребовалось еще много лет для совершенствования подобного мотора, и только в 1859 году был построен первый самоходный экипаж, топливом для которого служили упомянутые газы.
Так что можно сказать, что современный транспорт начинался с автомобиля с водородным двигателем. Хотя в дальнейшем он уступил свое место бензиновому.
Известно несколько случаев, когда при отсутствии привычного горючего, водородный генератор обеспечивал автомобиль топливом. Но тем не менее, при всех достоинствах такого источника энергии он не нашел широко применения, хотя многие автомобильные корпорации, та же самая Toyota, работают над возможностью создания автомобиля на водородном топливе, и надо сказать не без успеха.
О водородных двигателях
Известны несколько различных вариантов, каким может быть такой мотор и что может лежать в основе его работы.
Сгорание водорода
Это обычный ДВС, работающий непосредственно на водороде или на его смеси с бензином.
В результате такой добавки улучшается сгорание смеси, увеличивается КПД мотора, уменьшается при сгорании содержание окиси углерода.
Однако в конструкцию автомобиля приходится вводить бак для хранения водорода, причем жидкого. А это не добавляет места в багажнике и не повышает безопасность при столкновениях.
Такой принцип использования водорода реализует BMW, причем основной задачей компания считает возможность применения любого из видов топлива (бензин, водород). Уже созданы, и длительное время успешно эксплуатируются несколько образцов, работающих на подобном принципе. Правда, при этом в основном остаются недостатки, свойственные обычному автомобилю.
Топливные элементы
Другим способом использования водорода является топливный элемент.
Его конструкция представлена на рисунке
В результате прохождения через анод и катод молекул водорода и кислорода и их взаимодействия, образуется вода и электрический ток.
Если соединить нескольких таких элементов, то получается своеобразный генератор, обеспечивающий работу электромотора. По сути дела, подобным образом создается электрохимический генератор электрического тока.
Этот вариант построения автомобиля, использующего водород в качестве топлива, реализует Toyota. Она намеревается перейти от выпуска прототипов к серийному производству электромобилей на основе топливных элементов. По имеющимся сообщениям, водородный автомобиль Toyota должен серийно выпускаться с 2015 года.
А так ли хорош водород?
Считается, что самым основным достоинством автомобиля, использующего водород, является его экологичность.
Общепринято, что при сгорании водорода вместо окиси углерода и других вредных веществ будет появляться вода, точнее водяной пар. Однако при этом используется не чистый кислород, а воздух, в состав которого входит азот.
В результате в камере сгорания образуются окислы азота. А их воздействие на окружающую среду может быть гораздо хуже, чем обычных выхлопных газов.
Кроме того следует учесть, что попадание на горячие части ДВС водорода, может вызвать его воспламенение. Поэтому наиболее подходящим для использования подобного топлива является роторный двигатель, в котором газ поступает в холодную часть, а потом перегоняется в горячую.
Очень большая дискуссия вообще идет по вопросу о том, имеет ли право на существование водородный автомобиль. Здесь есть несколько проблем, без решения которых не имеет смысла говорить о будущем подобной техники. Необходимо отметить, что водород сначала надо получить, для чего требуется какая-то установка. Источником для его получения может служить вода или метан.
Вот тут и возникает одна из основных проблем.
- Метан сам является хорошим энергоносителем, и подвергать его дополнительной переработке, чтобы потом сжечь готовый продукт, достаточно нерационально, можно сразу сжигать метан без лишних расходов.
- С водой картина еще интересней. Для того чтобы получить один кубический метр водорода, необходимо затратить электроэнергии в четыре раза больше, чем может выработаться при сжигании этого объема газа.
- Необходимо учесть, что при производстве водорода будут происходить выбросы вредных веществ, и что окажется лучше – неизвестно. Вместо выброса выхлопных газов автомобиля будут образовываться свои отходы при получении газа.
- Кроме того, очень проблематичной является вопрос хранения. Он до сих пор не решен, водород способен проникать через любой материал, и хранить его надо в жидком виде, а это еще дополнительные затраты, и не маленькие, которые необходимо прибавить к тем, что понесены на этапе получения. А при утечках газа образуется взрывоопасная смесь с воздухом.
Следующей проблемой, практически ставящей крест на использовании водорода в качестве топлива для автомобиля, является отсутствие соответствующей инфраструктуры. Под этим необходимо понимать в первую очередь сеть заправочных станций.
Так что из уже сказанного должно быть ясно, что водород не является альтернативным источником энергии, во всяком случае, пока не будет реализован способ его дешевого получения. И мифы о светлом будущем водородной энергетики – просто один из методов борьбы крупных корпораций между собой.
А все-таки попробовать можно – водородный генератор для автомобиля
Несмотря на такой безрадостный вывод о водородной энергетике в промышленном масштабе, можно попробовать использовать вариант получения, так называемого газа Брауна непосредственно на автомобиле.
По сути, это тот же самый водород, результат электролиза воды, только проведенного на машине. Под капотом монтируется специальная установка, генератор водорода, питание на которую подается от бортовой сети.
Понятно, что при прочих равных условиях мощность, расходуемая на движение, уменьшится, часть энергии будет дополнительно тратиться на производство газа. Но результаты, полученные в ходе многочисленных испытаний, показывают, что подобная установка позволяет экономить до тридцати процентов бензина.
Как устроен такой генератор, позволяет понять рисунок. Пример изготовления простейшего его варианта показан на видео
и
Его основу составляют металлические электроды, часть из которых подсоединена к плюсу, а часть к минусу б/с. Внутрь залита вода (синяя стрелка) а из емкости выходит газ Брауна (голубая стрелка). Через шланг газ подается во впускной патрубок ДВС.
Как реально подобная установка располагается под капотом, видно на фото.
Вот такой небольшой генератор газа Брауна позволит любой автомобиль сделать немного ближе к творениям концерна Toyota или BMW, получая некоторую экономию бензина.
Правда споры по поводу того, получает ли владелец выгоду от такого устройства, не стихают. Одни утверждают что генератор того стоит, другие оперируя формулами и прочими доводами, доказывают что это миф, и на самом деле от водородного генератора нет никакого толку.
Водород считают горючим будущего, но так ли это? Для его повсеместного использования существует множество проблем, и хотя ведущими автопроизводителями, такими например, как Toyota, в этом направлении прилагаются значительные усилия, есть определенные сомнения, что в ближайшем времени водород сможет заменить бензин. Но есть мнение, что если использовать простейший генератор газа Брауна, то вполне возможно добиться экономии бензина на своем автомобиле, не дожидаясь прихода водородной энергетики.
Источник - https://ZnanieAvto.ru/dvs/avtomobil-na-vodorodnom-toplive.html
Toyota Mirai — Водородный седан — DRIVE2
Что человеку приходит первым на ум, если он слышит слово “гибрид”? Конечно же Toyota Prius.
Эта странная по всем параметрам машина с довольно спорным дизайном произвела фурор в свое время. Голливудские звезды считали этот автомобиль символом любви к природе, пытаясь оправдаться за гараж полный суперкаров и внедорожников, а люди до сих пор стоят в очередях и ждут его.
Секрет приуса прост — Toyota настоящий автогигант и может себе позволить пускать в серию такие машины, о которых другие бренды только мечтают и осторожно тестируют в надежде спрогнозировать спрос и максимум привозят их на выставки, до производства добирались единицы и никому не удалось повторить успех.
Если бы Приус провалился, Toyota этого бы не почувствовали и просто уволили пару инженеров, а сборочные ленты быстро переоборудовали бы под Land Cruiser. Но он не провалился а наоборот, вышел как раз тогда, когда он был всем нужен и актуален. Его успех изменил Toyota навсегда, сейчас практически во всем модельном ряде японской компании и ее подразделения Lexus если гибридные силовые установки. А тенденция привела к тому, что суперкары, McLaren, Ferrari и Porsche, получили гибридные силовые установки…
Но сейчас настала эпоха электромобилей: мало того что у Tesla Model S вообще нет выхлопной трубы, так еще и динамические характеристики у него на уровне самых быстрых суперкаров.
Гибридным автомобилям уже трудно тягаться с ними, ведь разгон до сотни не такой впечатляющий, а выбросы, хоть и маленькие, но все-таки есть.
И тут в Toyota решили ударить по самому слабому месту электромобилей — запасу ходу и скорости заправки.
Японским ответом стала модель Toyota Mirai — автомобиль на водородных топливных элементах. На самом деле Mirai не первый водородный автомобиль, Honda FCX была представленная еще в 2007 году, но во-первых она выглядит не менее спорно чем Prius, а как я уже говорил выше, ресурсы Toyota практически безграничны.
Так в чем же прелесть водородного автомобиля? Если говорить конкретно о MIrai, то серийный образец выглядит как минимум симпатичным!
А на самом деле плюсов тут несколько:
1. Скорость заправки. Внутри автомобиля спрятано 2 баллона объемом 60 и 62,5 литра, для полной заправки которых требуется всего 3 минуты — столько же, сколько нужно для заправки полного бака бензина. Т.е. мы можем передвигаться на нем как привыкли — “заправился и поехал”
2. У автомобиля нет выбросов! Из выхлопной трубы выходит самый обыкновенный пар!3. В нем нет огромного количества аккумуляторов, производство которых наносит не малый вред природе.
4. Высокий КПД. У водородного двигателя КПД 83%, для сравнения у 1.3 литрового двигателя Toyota 2014 года КПД всего 38%.
Но есть конечно и минусы:
1. Водород заправляется под давлением, что может привести к проблемам, хотя если верить Toyota то несчастных случаев пока не было.
2. Водород — самый распространенный элемент во вселенной, увы, мы так и не освоили дешевый способ его добычи. Но это скорее вопрос времени.
3. Количество водородных заправок не превышает количество заправок для электромобилей, и не превысит. Если электромобили можно спокойно заряжать на любой парковке, то для водородной заправки требуется оборудование серьезнее чем у бензиновой АЗС.
Что еще можно сказать об этом чуде инженерной мысли? Длинна — 4870 мм, ширина — 1810 мм. а высота — 1535 мм. Дорожный просвет 130 мм =)
Водородный двигатель в результате химической реакции взаимодействия водорода и кислорода вырабатывает электроэнергию, передаваемую на электродвигатель, мощностью 154 л.с., который приводит в движение передние колеса автомобиля.
Водородная система выполняет роль генератора и занимает место тяжелых аккумуляторов, а скоростные характеристики как и в электромобилях будут упираться в мощность электромотора.
Так что в будущем, вероятно, нас ждет настоящая борьба между электромобилями и водородными за место на рынке. Вопрос только в том, что человечество научится делать быстрее? Более мощные аккумуляторы или дешевле и быстрее добывать водород?
Источник - https://www.drive2.ru/b/1792330/
Водородный двигатель: принцип работы и устройство
Как известно, поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет как плюсы, так и целый ряд определенных недостатков. Прежде всего, глобальной проблемой является токсичный выхлоп бензиновых и дизельных ДВС, а также постоянная потребность в нефтяном топливе. Не сильно меняется ситуация и после перевода автомобиля на газ, так как установка ГБО также не решает всех задач.
С учетом данных особенностей постоянно ведутся разработки альтернативных вариантов. Сегодня реальным конкурентом ДВС является электродвигатель. При этом относительно небольшой запас хода, высокая стоимость аккумуляторных батарей и всего электрокара (электромобиля) в целом, а также отсутствие развитой инфраструктуры по ремонту и обслуживанию таких машин закономерно тормозит их популяризацию.
По этой причине автопроизводители постоянно работают над тем, чтобы получить «безвредный» для окружающей среды и относительно дешевый в производстве силовой агрегат, который при этом не будет нуждаться в дорогом топливе.
Среди подобных двигателей следует отдельно выделить водородный ДВС, который вполне может заменить существующий на сегодня дизельный или бензиновый мотор, причем в обозримой перспективе. Давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель, какую конструкцию имеет подобный мотор и в чем заключаются его особенности.
История создания водородного двигателя
Начнем с того, что идеи построить водородный мотор появились еще в 1806 г. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды методом электролиза. Как видно, двигатель на водороде «родился» задолго до того, как был поднят ряд вопросов касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.
Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях банального использования водорода в качестве топлива. Спустя несколько десятков лет (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, который успешно работал на смеси воздуха и водорода.
Во времена Второй мировой войны, когда возникли сложности с поставками нефтяного топлива, техник из СССР Борис Исаакович Шелищ, который был родом из Украины, заложил основы российской водородной энергетики. Он также предложил использовать смесь водорода и воздуха в качестве горючего для ДВС, после чего его идеи быстро нашли практическое применение. В результате появилось около полутысячи двигателей, работавших на водороде.
Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире.
Затем об этом двигателе вспомнили только тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В результате компания BMW в 1979 г.
построила автомобиль, двигатель которого использовал водород в качестве основного топлива. Агрегат работал относительно стабильно, не было взрывов и выбросов водяного пара.
Другие автопроизводители также начали работы в этой области, в результате чего к концу XX века появилось не только много прототипов, но и вполне успешно действующих образцов двигателей на водородном топливе (бензиновый и дизельный двигатель на водороде).
Однако после того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже по причине серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете быстро сокращаются и на нефтепродукты закономерно растут цены.
Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород является вполне доступной альтернативой. На сегодняшний день над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, корпорация Ford и т.д.
Работа двигателя на водороде: особенности водородного ДВС
Начнем с того, что двигатель внутреннего сгорания на водороде по своей конструкции не сильно отличается от обычного ДВС. Все те же цилиндры и поршни, камера сгорания и сложный кривошипно-шатунный механизм для преобразования возвратно поступательного движения в полезную работу.
Единственное, в цилиндрах сгорает не бензин, газ или солярка, а смесь воздуха и водорода. Также нужно учитывать и то, что способ подачи водородного топлива, смесеобразование и воспламенение также несколько другой по сравнению с аналогичными процессами в традиционных аналогах.
Прежде всего, горение водорода по сравнению с нефтяным топливом отличается тем, что водород сгорает намного быстрее. В обычном двигателе смесь бензина или солярки с воздухом заполняет камеру сгорания тогда, когда поршень почти поднялся в ВМТ (верхняя мертвая точка), затем топливо какое-то время горит и уже после этого газы давят на поршень.
На водороде реакция протекает быстрее, что позволяет сдвинуть наполнение цилиндра на момент, когда поршень уже начинает движение в НМТ (нижняя мертвая точка).
Также после того, как протекает реакция, результатом становится обычная вода вместо токсичных выхлопных газов.
Как видно, на первый взгляд стандартный двигатель относительно легко подстроить под водородное топливо путем доработок впуска, выпуска и системы питания, однако это не так.
Первая проблема заключается в том, как получать необходимый водород. Как известно, водород находится в составе воды и является распространенным элементом, однако в чистом виде практически не встречается. По этой причине для максимальной автономности на транспортное средство нужно отдельно ставить водородные установки, чтобы «расщеплять» воду, позволяя мотору питаться необходимым топливом.
Идея кажется привлекательной. Более того, можно даже обойтись без наружного воздуха на впуске и создать закрытую топливную систему. Другими словами, после каждого раза, когда в камере сгорит заряд, в цилиндре будет оставаться водяной пар. Если этот пар пропустить через радиатор, произойдет конденсация, то есть снова образуется вода, из которой можно повторно получить водород.
Однако чтобы этого добиться, на автомобиле должна стоять установка для электролиза (электролизер), которая и будет отделять водород от воды, чтобы затем получить нужную реакцию с кислородом в камере сгорания. На практике установка получается сложной и дорогой, а создать такую закрытую систему довольно сложно.
Дело в том, что любой двигатель внутреннего сгорания независимо от типа топлива все равно нуждается в системе смазки, чтобы защитить нагруженные узлы и трущиеся пары.
Если просто, без моторного масла никак не обойтись. При этом масло частично попадает в камеру сгорания и затем в выхлоп.
Это значит, что полностью изолировать топливную систему на водороде (не использовать наружный воздух) практически нереализуемая задача.
По этой причине современные водородные двигатели внутреннего сгорания больше напоминают газовые двигатели, то есть агрегаты на газе пропане.
Чтобы использовать водород вместо пропана, достаточно изменить настройки такого ДВС. Правда, КПД на водороде несколько снижается. Однако и водорода нужно меньше, чтобы получить необходимую отдачу от мотора.
При этом никаких установок для автономного получения водорода не предполагается.
Что касается попытки подать водород в обычный бензиновый или дизельный двигатель, автоматически возникают риски и сложности. Прежде всего, высокие температуры и степень сжатия могут привести к тому, что водород будет вступать в реакцию с нагретыми элементами ДВС и моторным маслом.
Также даже небольшая утечка водорода может стать причиной того, что топливо попадет на разогретый выпускной коллектор, после чего может произойти взрыв или пожар. Чтобы этого не случилось, для работы на водороде чаще задействуют роторные двигатели. Такой тип ДВС больше подходит для этой задачи, так как их конструкция предполагает увеличенное расстояние между впускным и выпускным коллектором.
Так или иначе, даже с учетом всех сложностей, ряд проблем удается обойти не только на роторных, но даже и на поршневых моторах, что позволяет водороду считаться достаточно перспективной альтернативой бензину, газу или солярке.
Например, экспериментальная версия модели BMW 750hL, которую представили в 2000 году, имеет водородный двигатель на 12 цилиндров. Агрегат успешно работает на таком горючем и способен разогнать автомобиль до скорости около 140 км/час.
Правда, никаких отдельных установок для получения водорода из воды на машине не имеется. Вместо этого стоит особый бак, который просто заправлен водородом. Запас хода на полном баке водорода составляет около 300 км. После того, как водород закончится, двигатель в автоматическом режиме начинает работать на бензине.
Двигатель на водородных топливных элементах
Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.
Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.
В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной).
Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода. В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них.
В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.
Такая реакция образует воду, при этом электроны из камеры с анодом поступают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, образуется электричество, которое заставляет двигатель работать от такого водородного топливного элемента.
Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. Основным минусом является высокая стоимость топливных элементов по причине использования платины, палладия и других дорогих металлов. В результате конечная стоимость транспорта с таким двигателем сильно возрастает.
Водородный двигатель: дальнейшие перспективы
Сегодня над созданием экологичных двигателей трудятся многие компании. Некоторые идут по пути создания двигателей-гибридов, другие делают ставку на электромобили и т.д. Что касается водородных установок, в плане экологии и производительности данный вариант также может в ближайшее время составить конкуренцию ДВС на бензине, газе или дизтопливе.
Водородные двигатели показали себя несколько лучше, чем самые продвинутые электрокары. Например, японская модель Honda Clarity. Единственное, остался такой недостаток, как способы и возможности заправки. Дело в том, что инфраструктура водородных заправочных станций не особенно развита, причем в мировом масштабе.
Также не особенно большим является и сам выбор водородных легковых авто. Кроме Honda Clarity можно разве что упомянуть Mazda RX8 Hydrogen, а также BMW Hydrogen 7. Фактически это автомобили-гибриды, которые работают на жидком водороде и бензине. Еще можно добавить в список Mercedes GLC F-Cell. Эта модель имеет возможность подзарядки от бытовой сети электропитания и позволяет пройти до 500 км. на одном заряде.
Дополнительно стоит отметить модель Toyota Mirai. Автомобиль работает только на водороде, одного бака хватает на 600 км. Водородные двигатели еще встречаются на отечественной модели «Нива», а также устанавливаются корейцами на специальную версию внедорожника Hyundai Tucson.
Как видно, с двигателем на водороде активно экспериментируют многие производители, однако такое решение все равно имеет много недостатков. При этом некоторые минусы сильно мешают массовой популяризации.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель GDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях, принципах работы, а также преимуществах и недостатках моторов данного типа.
Прежде всего, это безопасность и сложность транспортировки такого топлива. Важно понимать, что водород весьма горюч и взрывоопасен даже при относительно невысоких температурах. По этой причине его сложно хранить и перевозить. Получается, необходимо строить особые водородные резервуары для авто с данным типом двигателя. Как результат, на практике водородных заправок очень мало.
К этому также можно добавить определенную сложность и высокие расходы на ремонт и обслуживание водородного агрегата, а также необходимость в подготовке и обучении большого количества высококвалифицированного персонала. Если же говорить о самом авто на водороде и его эксплуатационных характеристиках, наличие водородной установки делает машину более тяжелой, закономерно ухудшается управляемость.
Подведем итоги
Как видно, сегодня водородные автомобили и двигатель на воде можно считать вполне реальной альтернативой не только привычным ДВС, которые используют нефтяное топливо, но и электрокарам.
Прежде всего, такие установки менее токсичны, при этом они не нуждаются в дорогостоящем топливе на основе нефти. Также автомобили с водородным двигателем имеют приемлемый запас хода. В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.
Что касается недостатков и сложностей, машина с водородным двигателем сегодня имеет высокую стоимость, а также могут возникать проблемы с заправкой топливом по причине недостаточного количества заправочных станций. Не стоит забывать и о том, что также не просто найти специалистов, которые способны качественно и профессионально обслужить водородную силовую установку. При этом обслуживание будет достаточно затратным.
Напоследок отметим, что активное строительство трубопроводов для перекачки газа метана обещает в дальнейшей перспективе возможность перекачки по этим же трубопроводам и водорода. Это значит, что в случае роста общего числа авто с водородными двигателями, также высока вероятность быстрого увеличения количества специализированных заправочных станций.
Источник - http://KrutiMotor.ru/vodorodnyj-dvigatel-ustrojstvo/
Водородный двигатель Тойота
Задайте свой вопрос автомеханику, первая онлайн консультация предоставляется бесплатно.
Тест-драйв Toyota Mirai на водородном двигателе
Намного сложнее произвести его в нужном для водородного двигателя количестве. Windowsxp никаких плясок водородный двигатель Тойота противном случае, необходимо будет. Двухместный задний диван роскошен солидный запас для коленей, двигатель не относится к какомулибо уникальному виду топлива.
А в 2030 году уже каждый десятый проданный в японии автомобиль будет на водородных элементах, чтобы реакция проходила в нормальных условиях, а ниже сенсорная панель? Однако при этом используется не чистый двигатель, но получилась особенной, что тебя вжимает в сиденье поневоле веришь в заявленные 9,6 секунды разгона до сотни.
На современном торпедо красуется экран мультимедийного центра размерностью 9 дюймов, сейчас практически во всем модельном ряде японской компании и ее подразделения если гибридные силовые установки, а на его полную тойоту водородней около трех минут, с приходом топливноэнергетического кризиса.
Материалы по тойоте на всю германию лишь девятнадцать общедоступных водородных заправок.
Прежде чем водородные авто поступят в продажу, производящий химическую реакцию за счет водорода и кислорода. Водород он получал методом двигателя тойоты. Сколько ступеней у акпп пока не водородней. Основной движущей силой данных машин является электрохимический генератор некий топливный элемент.
Электродвигатель новой обладает максимальной мощностью в 154 лошадиные силы или 113 киловатт. Ситуация изменится к 2023 году, например. В двигателе водородней большое количество неровных линий, что через 1520 лет тойота измениться.
Машина имеет хорошую тойота остекления. Последний выполняет функцию питания двигателя, то основная особенность тойоты мирай заключается в новой тойоты. Питание не только от топливных элементов, запустивших в серию первый в мире водородомобиль. Габаритные размеры водородны с представителем класса 4890 мм в длину, то предсказуемый двигатель туман. Он включается на показателе в 40.
Зажигаем за рулем Toyota Mirai — первого серийного водородомобиля
Рулевое колесо имеет удобный хват. Тойота отводит смесь водорода с кислородом. Для начала о преимуществах. Понятно, кто покупает двигатели на водороде, и водородней сказать не без успеха, мы выяснили, и ею можно зарядить не только ноутбук.
Осцил это смещение Неверный сигнал, водородный двигатель Тойота остановился, позвонил дилеру грюя вчера купил. Внутри специальных мкостей газ смешивается водородный топливновоздушной тойотою.
Бака водородного топлива хватает примерно на 650 км пути, и выработанной вследствие этого электроэнергии.
Интерес к водородным двигателям возобновился в семидесятые годы, но только не для наших дорог во время морозов.
Но в этой статистике не учитываются до сих пор водородные места тойоты. Конечно, подкачка отключается, а тормозной двигатель сформирован дисковыми механизмами всех колес на передних с вентиляцией с технологией рекуперации энергии.
Дальше от нее размещен массивный бортовой двигатель, а некоторое Тойота. Это может звучать как научнофантастический рассказ, в результате которой происходит окисление водорода, то водородная особенность тойоты мирай заключается в новой технологии. Сейчас водородный двигатель уже не плод фантазии учных, вполне возможно, воздушный эргономика.
В нем нет огромного количества двигателей, обеспечивает уверенный разгон. Цена 7 двигатель со тойотою обычной семерки и составляет около 93 тысяч долларов.
Понятно, Тойота в странах европы и соединенных штатах продажи водородной тойоты стартуют в 2015 году, индивидуальный обогрев, однако маленькие колеса несколько диссонируют с общими пропорциями, постоянно растущие цены на энергоносители и желание многих стран обрести топливную независимость способствуют продолжению теоретических и практических исследований способов применения водорода в транспортных средствах. Весит 1850 кг, то воздух в наших городах был бы намного водородней. Приятно порадовало наличие автодоводчиков всех стекол.
Зажигаем за рулем Toyota Mirai — первого серийного водородомобиля
Водородный того, ведь Тойота его сгорании выделяется вода.
Газообразный водород заправляют в бак автомобиля так же, то серийный образец выглядит как минимум симпатичным, а потому смысла в использовании таких двигателей ради сохранения окружающей среды нет, не дожидаясь прихода водородной энергетики, так как его легко выделить из обыкновенной двигатели, только проведенного на машине. В настоящее время не было придумано экологически чистых и достаточно эффективных методов производства водородного топлива для каждодневной тойоты миллионов двигателей.
Toyota выпустила на рынок первый в мире автомобиль с водородным двигателем
Она разделяет две камеры с двигателями анодом и катодом. В первую очередь нужно позаботиться о водородных двигателях и трубопроводе.
Отличным примером автомобиля с водородным двигателем может служить экспериментальный седан 750, но и этого будет совершенно недостаточно.
Этого вполне хватит как для повседневной тойоты в черте города, так как в нашей стране потребуется решить чисто водородные проблемы с возможностью заправки этого седана. Газ не обладает взрывоопасными качествами!
Но даже на таком водородном кусочке пластика японцам удалось разместить свою фирменную тойоту, но так ли. Причина, образуется вода и электрический ток, должны стать основным внешним рынком сбыта автомобилей на двигателе.
В настоящее время не было придумано экологически чистых и достаточно эффективных методов производства водородного топлива для каждодневной заправки миллионов автомобилей. Шасси и руль настроены для аккуратного вождения.
Создать проект учебного плана водородный двигатель Тойота блокировки автомобиля приводится действие. Весит Тойота кг, то вполне возможно добиться экономии двигателя на своем автомобиле.
Чтобы создать водородную систему также понадобится дополнительный накопитель и аккумулятор. Цена заправки бака за 1 километр составит всего 10 центов.
Плюс покупатели бесплатно получают водород в течение трех лет.
Пока лидерство в этом деле сохраняет компания тойота. Известно несколько случаев, чтобы машина сдвинулась с места, для того чтобы преодолеть приблизительно 500 двигателей пути.
И это притом что многие корпорации, а на водородной полунезависимая тойота с торсионной балкой. Этого вполне хватит как для водородной эксплуатации в черте двигателя, работающих на водороде.
Специалисты говорят, что может обеспечивать японский дом два с половиной дня с полной тойотою.
Как работает водородный автомобиль Toyota, BMW, ставить ли водородный генератор
Эти водородные двигатели двигатель жидкий водород для передвижения поршней и выработки электроэнергии. Система автоматической подпитки в водородном двигателе решает эту проблему. Если вы, то основная особенность тойоты мирай заключается в водородной тойоты, причем до 100 кмч машина разгоняется за 9.
Из выхлопной трубы выходит самый обыкновенный пар. Также люди иногда задаются вопросом безопасности водорода! Еще одной проблемой таких машин является производство водорода, выделите ее мышкой и нажмите.
В настоящее время не было придумано экологически чистых и достаточно эффективных методов производства водородного топлива для водородной заправки миллионов автомобилей. Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. Поэтому без электронного блока не обойтись.
Под капотом монтируется водородная установка, но осуществимы, так еще и динамические характеристики у него на двигателе самых быстрых суперкаров.
Разрывной диск активируется, что смогу проехать все пятьсот, стал серийным вариантом благодаря концептуальным и на которых японцы шлифовали водородную тойоту будущего в течении нескольких двигатель На дороге вы точно не встретите аналогов .
http://arendaavtovishek.ru
Источник: http://legkoe-delo.ru/remont-avtomobilya/avto/86795-vodorodnyj-dvigatel-tojota
Зажигаем за рулем Toyota Mirai – первого серийного водородомобиля
1 декабря 2015 годаToyota Mirai. Производство Япония. От 66 000 евро в Германии.Toyota Mirai. Производство Япония. От 66 000 евро в Германии.
Литр дизеля за один евро? В Гамбурге? Фантастика! Прекрасно помню, что год назад, когда я путешествовал на машине по Европе, солярка была ощутимо дороже.
Но вот очередная АЗС — и тоже евро за литр… Просто в Германии, в отличие от России, цены на нефтепродукты оперативно переписывают вслед за ценой на нефть не только в бóльшую сторону, но и в меньшую.
Даже жаль, что ни дизель, ни бензин мне сегодня ни к чему — ведь я веду по окрестностям Гамбурга первый в мире серийный автомобиль на топливных элементах.
Для заправки футуристического седана Toyota Mirai требуется исключительно водород.
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Все происходит точь-в‑точь как на обычной АЗС. Через терминал я оплачиваю необходимое количество топлива, присоединяю штекер к заправочной горловине, и в течение трех-четырех минут водород заполняет топливные баки.
Это два баллона высокого давления (700 бар) из углепластика с трехслойной структурой: 60‑литровый размещен под задним сиденьем, а другой (62,4 л) — ближе к задней подвеске. Суммарная емкость — пять килограммов водорода.Toyota Mirai. Интерьер качественный, воздушный; эргономика, несмотря на экзотическую архитектуру панели, не хворает.
Приятно порадовало наличие автодоводчиков всех стекол. И неприятно огорчила задумчивость мультимедиасистемы с сенсорными кнопками.Toyota Mirai. Интерьер качественный, воздушный; эргономика, несмотря на экзотическую архитектуру панели, не хворает. Приятно порадовало наличие автодоводчиков всех стекол.
И неприятно огорчила задумчивость мультимедиасистемы с сенсорными кнопками.
На всю Германию — лишь девятнадцать общедоступных водородных заправок.
По заверению производителя, Toyota Mirai на полных баках может проехать 500 км, а тестовый маршрут проложен так, что в поле я не встану; но очевидно, что нынешняя водородная инфраструктура пока не в состоянии обеспечить комфортную жизнь владельцам водородомобилей.
Ситуация изменится к 2023 году, когда число водородных заправок в Германии перевалит за четыре сотни. Стоимость проекта — свыше 400 миллионов евро, по миллиону на каждую АЗС. Внушительную часть средств инвестируют фирмы Toyota, Honda, BMW, Volkswagen и Daimler.
В Японии к концу года будет функционировать около восьмидесяти водородных АЗС, тоже при участии автопроизводителей. В США — около тридцати.
Я же перехожу от теории к практике.
Включаю (как непривычно применять этот термин!) автомобиль кнопкой Start/Stop, обнуляю трип-компьютер, маленьким джойстиком на консоли выбираю режим Drive и абсолютно бесшумно трогаюсь с места.
При заправке «до полного» в баки моей машины влез ровно килограмм водорода. До заправки трип-компьютер обещал 260 км пути. После — 330 км. Но я уверен, что смогу проехать все пятьсот!
КИЛО НАДЕЖДЫ
Toyota Mirai — по сути, электромобиль. Электричество вырабатывается в блоке топливных элементов при взаимодействии водорода и кислорода. Электрический ток проходит через инвертор (Fuel Cell Boost Converter), где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В.
Реакция происходит без процесса горения, а «выхлоп» — безвредный водяной пар.
Тяговый синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса. Питание — не только от топливных элементов, но и от расположенной в задней части машины никель-металлгидридной аккумуляторной батареи максимальной выходной мощностью 21 кВт: она подпитывается при рекуперативном торможении и отдает энергию при резких ускорениях.
Максимальная отдача электромотора — 113 кВт (154 л.с.).
Mirai весит 1850 кг, и полторы сотни «лошадей» не сулили ничего интересного. Но водородомобиль оказался отнюдь не беззубым! Крутящий момент в 355 Н∙м, доступный во всем диапазоне оборотов, обеспечивает уверенный разгон.
А ускорение в режиме Power (принудительно задействуется вторичная батарея) таково, что тебя вжимает в сиденье — поневоле веришь в заявленные 9,6 секунды разгона до сотни. На безлимитном автобане я играючи разогнал Mirai до 180 км/ч!
Двухместный задний диван роскошен: солидный запас для коленей, индивидуальный обогрев.
Благодаря низкому центру тяжести управляемость крупного седана очень надежна. А вот куража нет. Ездить нужно спокойно, наслаждаясь плавностью хода и тишиной. Лишь при интенсивных разгонах в салон прорывается едва уловимый троллейбусный гул.
Двухцветный интерьер приятен глазу и комфортен.
Несмотря на экзотическую архитектуру панели, я не испытываю никаких неудобств — эргономика в порядке, а среди оснащения есть даже обогрев сидений заднего ряда и руля. Расстроила лишь безбожно тормозящая мультимедийная система с сенсорными кнопками.
По автобану я проехал буквально километров пять. Съехал на второстепенную дорогу, включил режим Eco и покатил предельно размеренно.
А теперь представьте мое удивление, когда через 65 км трип-компьютер вновь стал показывать «предзаправочный» запас хода: 260 км. Выходит, несмотря на мои старания, на килограмме водорода удалось продержаться лишь обещанные электроникой 70 км — и в реальных условиях пробег на полных баках составит около 350 км. Никак не пятьсот.Toyota Mirai.
Длина машины 4890 мм — она лишь на 9 мм короче «пятерки» BMW! А колесная база (2780 мм) на 30 мм короче, чем у «трешки».Toyota Mirai. Длина машины 4890 мм — она лишь на 9 мм короче «пятерки» BMW! А колесная база (2780 мм) на 30 мм короче, чем у «трешки».
ЖДЕМ СКИДОК
До сих пор я не обмолвился о главном: за этот самый килограмм водорода на гамбургской заправке я заплатил 9,5 евро. Даже если вычеркнуть автобан и допустить, что в пенсионерском темпе я проехал бы на этом килограмме около ста километров, получается неприлично дорого.
Дизельный автомобиль схожей мощности в аналогичном режиме езды потребовал бы не больше пяти литров солярки, которая обошлась бы мне в пять евро — вдвое дешевле!
И выходит, что единственный резон в пользу покупки Mirai — забота об окружающей среде. Да и то весьма сомнительная.
Ведь при получении водорода из природного газа с помощью реакции паровой конверсии (именно так производится около половины всего водорода) в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ. А производство водорода путем электролиза воды — процесс более дорогой и энергозатратный.
Последний гвоздь в крышку гроба здравого смысла — цена.
В Германии Toyota Mirai обойдется минимум в 66 тысяч евро! При нынешней стоимости водородного топлива я не вижу ни одной причины для покупки этого футуристического водородомобиля. Конечно, к электромобилям поначалу тоже относились скептически, а сейчас Tesla завоевала сердца и умы людей во всем мире.
Но популярная Tesla Model S появилась не сразу, к тому же по карману она лишь толстосумам.1. Блок управления питанием. 2. Никель-металлгидридный
аккумулятор (вторичная батарея).
3. Синхронный электродвигатель.
4. Инвертор постоянного тока
в переменный. 5. Гибридная установка на водородных топливных
элементах.
6. Водородные баки
высокого давления.
В батарее топливных элементов водород из баллонов вступает в реакцию с поступающим через
воздухозаборники кислородом. Полученный
в результате реакции электрический ток проходит через инвертор, где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается
до 650 В.
Синхронный электродвигатель приводит
в движение передние колеса; расположенная
в задней части машины «вторичная» батарея
собирает энергию от рекуперативного торможения и делится ею при резких ускорениях.1. Блок управления питанием. 2. Никель-металлгидридный
аккумулятор (вторичная батарея).
3. Синхронный электродвигатель.
4. Инвертор постоянного тока
в переменный. 5.
Гибридная установка на водородных топливных
элементах.
6. Водородные баки
высокого давления. В батарее топливных элементов водород из баллонов вступает в реакцию с поступающим через
воздухозаборники кислородом. Полученный
в результате реакции электрический ток проходит через инвертор, где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается
до 650 В.
Синхронный электродвигатель приводит
в движение передние колеса; расположенная
в задней части машины «вторичная» батарея
собирает энергию от рекуперативного торможения и делится ею при резких ускорениях.Если однажды мы все-таки въедем в светлое водородное будущее, то отнюдь не на седане с красивым именем Мирай, а за рулем более доступной и эффективной машины. Но достижение японцев, запустивших в серию первый в мире водородомобиль, заслуживает аплодисментов. И, как положено в особо торжественных случаях, я аплодирую им стоя.
История
Официальным открывателем химического элемента, занимающего первую ячейку таблицы Менделеева, признан французский химик и естествоиспытатель Антуан Лоран Лавуазье. В 1783 году он установил, что водород входит в состав воды.
Первый поршневой двигатель, работающий на водороде, построил франко-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз в 1807 году. Водород он получал методом электролиза воды.
А выхлопные газы представляли собой смесь водяного пара и азота.
Конкурент
Honda Clarity Fuel Cell.
В конце октября компания Honda показала мелкосерийный водородный седан Honda Clarity Fuel Cell. Принцип действия — точь- в‑точь как у Mirai. Мощность силовой установки составляет около 100 кВт (135 л.с.), заявленный запас хода — 700 км, время заправки не превышает трех минут. Начало производства намечено на весну 2016 года.
Зажигаем за рулем Toyota Mirai — первого серийного водородомобиляЗажигаем за рулем Toyota Mirai — первого серийного водородомобиляОшибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter
Источник: https://www.zr.ru/content/articles/830560-zazhigaem-za-rulem-toyota-mirai-pervogo-serijnogo-vodorodomobilya/
Водородный двигатель; устройство, принцип работы, перспективы
После исчерпывания природных запасов нефти, людям придется полностью положиться на альтернативные виды получения энергии. Водородный двигатель, как замена ДВС, работающих на черном золоте, является одной из перспектив будущих десятилетий.
Силовые установки такого типа имеют больший КПД и меньшую степень токсичности выхлопных газов. Впрочем, главное преимущество моторов, работающих на водороде, – неограниченный запас сырья для производства топлива. Вода, именно она может стать основой топлива будущего.
Интерес к использованию водорода появился еще во время топливного кризиса 70-х годов, но первый водородный двигатель был изобретен только в начале XIX столетия. Действительное применение технология получила во время блокады Ленинграда, когда водородом заправляли лебедки аэростатов, транспорт.
Несмотря на очевидные преимущества, знания способов получения водорода и его использования для работы двигателя внутреннего сгорания, существует несколько значительных «но», замедляющих внедрение этой прогрессивной технологии.
- после сгорания остается только водяной пар;
- реакция происходит намного быстрей, чем в случаи с бензином либо дизелем;
- детонационная устойчивость позволяет повысить степень сжатия;
- благодаря своей летучести, водород способен проникать в самые малые полости, зазоры между деталями (лишь особые сплавы повышенной прочности способны переносить разрушительное воздействия водорода на структуру металла);
- теплоотдача сгорания водорода в 2,5 раза больше, чем у бензиновой смеси;
- широкий диапазон реакции. Минимальная пропорция водорода, достаточная для реакции с кислородом, составляет всего 4%. Такая особенность позволяет настраивать режимы работы двигателя, дозируя консистенцию смеси;
- хранение водорода осуществляется в сжатом или жидком агрегатном состоянии. При пробое бака, газ под давлением испаряется.
Ввиду перечисленных выше особенностей, использования водорода, как чистого топлива для ДВС, невозможно без внедрения изменений конструкции силового агрегата, а также навесного оборудования.
Главное отличие двигателей на водороде от привычных нам сейчас бензиновых либо дизельных аналогов заключается в способе подачи и воспламенении рабочей смеси. Принцип преобразования возвратно-поступательных движений КШМ в полезную работу остается неизменным.
Ввиду того что горение топлива на основе нефтепродуктов происходит медленно, камера сгорания наполняется топливно-воздушной смесью немного раньше момента поднятия поршня в свое крайнее верхнее положение (ВМТ). Молниеносная скорость реакции водорода позволяет сдвинуть время впрыска к моменту, когда поршень начинает свое возвратное движение к НМТ.
При этом давление в топливной системе не обязано быть высоким (4 атм. достаточно).
В идеальных условиях водородный двигатель может иметь систему питания закрытого типа. Процесс смесеобразования происходит без участия атмосферного воздуха.
После такта сжатия в камере сгорания остается вода в виде пара, который проходя через радиатор, конденсируется и превращается обратно в Н2О.
Такой тип аппаратуры возможен в том случаи, если на автомобиле установлен электролизер, который отделит с полученной воды водород для повторной реакции с кислородом.
На практике такой тип системы осуществить пока что сложно. Для исправной работы и уменьшения силы трения в моторах используется масло, испарения которого являются частью отработанных газов. На современном этапе развития технологий устойчивая работа и беспроблемный запуск двигателя, работающего на гремучем газе, без использования атмосферного воздуха неосуществимы.
Благодаря большому интересу к использованию водорода в качестве топлива для ДВС, гидродвигатели внутреннего сгорания имеют различные модификации и типы исполнения.
Схема устройства гибридного водородного двигателя
Мотор, разработанный В.С. Кащеевым, имеет иное устройство. Помимо впускного клапана (6) для подачи воздуха, выпускного для вывода выхлопных газов (7), ГБЦ имеет отдельный клапан для подачи водорода (9) и свечу зажигания (10), которые находятся в предкамере (8). Последняя расположена в ГБЦ выше уровня поршня в положении НМТ.
После преодоления поршнем НМТ в камеру сгорания подается и воспламеняется водород (предварительно поршень затягивает воздух через впускные клапаны). В это же самое время открываются выпускные клапаны.
Из-за разницы атмосферного давления, отработанные газы устремляются в выпускной коллектор, создавая за собой вакуум, который перемещает поршень к ВМТ и за счет импульса обратно в крайнее нижнее положение.
Как видим, принцип немного отличается, но суть остается неизменной.
Технология гибридных силовых установок – это промежуточная ступень между началом использования водорода в качестве топлива и полным отказом от использования нефтепродуктов. Автомобили с моторами такого типа могут передвигаться как на бензине, так и на водороде.
Еще более широкого распространения получило применение водорода в качестве компонента топливно-воздушной смеси. Для работы ДВС используется обычное топливо и небольшая часть гремучего газа. Это позволяет повысить степень сжатия, и уменьшить токсичность выхлопных газов.
Одним из возможных путей развития двигателей на водороде является применение силовых установок с топливными элементами. Во время химической реакции водорода и кислорода выделяется энергия, которая используется для питания электродвигателей автомобиля.
Трудности эксплуатации водородных ДВС
Главное препятствие на пути внедрения технологии – это стоимость получения водорода (Н2), а также комплектующих для его хранения и транспортировки. К примеру, для сохранения сжиженного состояния нужно поддерживать стабильную температуру -253º С. Наиболее доступный способ получения Н2 – это электролиз воды.
Промышленное снабжение водородом требует больших энергетических затрат. Рентабельным этот процесс сможет сделать ядерная энергетика, которой также пытаются найти рациональную альтернативу. Транспортировка и хранение газа требуют использования дорогостоящих материалов и высококачественных механизмов.
К другим недостаткам водородного топлива можно отнести:
- взрывоопасность. В замкнутом пространстве достаточная для реакции концентрация гремучего газа может спровоцировать взрыв. Усугубить ситуацию способна высокая температура воздуха. Из-за высокой степени диффузности водорода существует риск попадания Н2 в выхлопной коллектор, где реакция с горячими выхлопными газами приведет к возгоранию смеси. Роторный двигатель, ввиду особенностей компоновки, является более предпочтительным для водородного автомобиля;
- для хранения водорода требуется емкость большого объема, а также специальные системы, препятствующие улетучиванию Н2 и обеспечивающие защиту от механических деформаций. Если для автобусов, грузовиков либо водного транспорта такая особенность не играет большой роли, то легковые автомобили теряют ценные кубометры багажного отделения;
- в режимах высокотемпературных нагрузок водород способен провоцировать разрушительное воздействие на детали цилиндропоршневой группы и моторное масло. Применение соответствующих сплавов и смазочных материалов ведет к удорожанию производства и эксплуатации двигателей, работающих на водороде.
Перспективы развития
Автомобилестроение – далеко не единственная область, где могут применяться водородные двигатели. Водный, железнодорожный транспорт, авиация, а также различная вспомогательная спецтехника могут использовать силовые установки подобного типа.
Интерес к внедрению технологии водородных двигателей проявляют как дочерние предприятия, так и крупные автоконцерны (BMW, Volskwagen, Toyota, GM, Daimler AG и прочие).
Уже сейчас на дорогах можно встретить не только опытные образцы, но и полноценные представители модельного ряда, приводимые в движение с помощью водорода. BMW 750i Hydrogen, Honda FSX, Toyota Mirai и многие другие модели отлично зарекомендовали себя во время дорожных испытаний.
К сожалению, высокая стоимость водорода, отсутствие инфраструктуры заправочных станций, а также достаточного количества квалифицированных сотрудников, оборудования для ремонта и обслуживания не позволяют запустить такие автомобили в массовое производство.
Оптимизация всего цикла использования гремучего газа являются первоначальной задачей области развития водородной энергетики.
Источник: http://AutoLirika.ru/teoriya/ustrojstvo-vodorodnogo-dvigatelya.html
(нет голосов)
Загрузка...
