Водород

Так каковы же преимущества водорода как источника топлива?

Ну, километр за километром, автомобиль значительно легче, чем батарея. В то время как Tesla Model S обещает 627 километров от батареи весом примерно 500 кг, водород, который заполняет бак Mirai, весит всего 5,6 кг и будет двигать автомобиль на протяжении официальной дальности хода в 643 километров. Это означает, что в целом Mirai опрокидывает стрелку весов на 1900 кг — наравне с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания аналогичного размера.

Toyota говорит, что Mirai потребляет 0,89 кг водорода каждые 100 км, в Европе заправка водородом стоит около 1000 рублей за килограмм. Наш тест-драйв охватывал по большей части водительский опыт, так что большинство водителей не будет подвергать автомобиль таким нагрузкам, и Mirai потреблял у нас 1,17 кг на 100 км — это примерно 5600 рублей за 482 км реального пробега. Это примерно та же стоимость, что и для бензинового автомобиля.

Конечно, заправка водородного автомобиля представляет собой камень преткновения для технологии. В то время как точки зарядки EV продолжают появляться с неумолимой скоростью, общее количество водородных заправочных станций в составляет считанные единицы.

Чтобы создать водород, его нужно отделить от воды путем электролиза, сжать и сохранить и, если этот процесс не выполняется на месте, транспортировать его на заправочную станцию не самый энергоэффективный процесс. Классический же электромобиль эффективно забирает электричество из общедоступной сети.

Конечно, есть и другие факторы, такие как источники сырья, но автомобили на топливных элементах также еще нуждаются в литии.

Пять с половиной килограмма водорода, как мы выяснили, проходят долгий путь, в итоге в автомобиле нужно приспособить необходимые резервуары для их хранения, что является сложной задачей. У «Мираи» резервуаров три. Самый большой монтируется внутри автомобиля в полу, что создает высокий центральный туннель (как трансмиссионный туннель). Другие баки расположены впереди и сзади, придавливая салон с обоих концов. В результате заднее пространство для ног едва ли лучше, чем у большинства супермини, а багажник предлагает всего 321 литр пространства — это в автомобиле с кузовом, похожим на Audi A7.

В остальном салон хорошо отделан и набит техникой. Там есть огромный экран информационно-развлекательной системы, цифровая приборная панель и 10,1-дюймовый проекционный дисплей. Все четыре сиденья обогреваются и охлаждаются, а задние пассажиры получают откидной центральный подлокотник, в котором размещены элементы управления развлекательными и климатическими функциями.

Несмотря на то, что новый автомобиль более мощный, более роскошный и лучше оборудованный, чем предыдущий, цены теперь начинаются от 4,99 млн. рублей — на 1 млн. рублей дешевле, чем первый Mirai. Наш авто премиум-класса стоит 6,49 млн. рублей. Это все еще большие деньги, но это цена, за то, чтобы быть ранним последователем водородной технологии (или наоборот, поздним последователем).

Модель:	Toyota Mirai Design Premium Pack
Цена:	6,49 млн. рублей
Двигатель:	Одиночный электрический двигатель
Накопитель энергии:	Полимерный электролит топливный элемент плюс литий-ионный аккумулятор
Мощность/крутящий момент:	180 л.с./850 Нм
Коробка передач:	Одна скорость, задний привод
Разгон 0-100 км/ч:	9,0 секунды
Максимальная скорость:	173 км/ч
Дальность хода:	643 км
В продаже:	Сейчас

Использованы материалы: Autoexpress UK

Водородный двигатель: типы, устройство,принцип работы

ТИПЫ ВОДОРОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

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.

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

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.

Акции компаний, работающих с водородом

Если водороду суждено занять основное место в энергетической системе будущего, тогда инвесторам стоит обратить внимание на перечисленные ниже компании. Каждая из них либо работает с водородом, либо изготавливает компоненты и оборудование для водородных систем

Ballard Power Systems Inc

Ballard Power Systems Inc (NASDAQ: BLDP) была основана в 1979 году геофизиком Джеффри Баллардом (Geoffrey Ballard). Компания занимается производством топливных элементов и продуктов для них.

В Ballard Power разработали жидкий химический состав, который можно будет заливать в топливный бак автомобиля, а затем в специальном реакторе из данного раствора будет выделяться водород, необходимый для получения электричества. Для хранения данного химического состава подойдут резервуары, используемые на АЗС. Вопрос только в объёмах производства.

График акций Ballard Power Systems Inc (NASDAQ: BLDP)

К сожалению, Ballard Power Systems является убыточной и руководство не даёт прогнозов по выходу на чистую прибыль.

FuelCell Energy, Inc.

Следующей компанией, на которую стоит обратить внимание, является FuelCell Energy (NASDAQ: FCEL). Компания FuelCell Energy занимается производством экологически чистого водорода и топливных элементов. С чистым водородом дела обстоят сложнее, чем с жидкостью от Ballard Power

Водород взрывоопасен и летуч. Его необходимо хранить в сжатом или жидком виде, что требует дополнительного оборудования для его сжижения и хранения. Но, с другой стороны, для хранения водорода на действующих АЗС после их модернизации могут подойти ёмкости, которые сейчас используются для хранения метана и пропана

С чистым водородом дела обстоят сложнее, чем с жидкостью от Ballard Power. Водород взрывоопасен и летуч. Его необходимо хранить в сжатом или жидком виде, что требует дополнительного оборудования для его сжижения и хранения. Но, с другой стороны, для хранения водорода на действующих АЗС после их модернизации могут подойти ёмкости, которые сейчас используются для хранения метана и пропана.

FuelCell Energy также является убыточной, и здесь все надежды только на активное развитие отрасли в будущем. Акции компании с корректировались на 40% от максимальных цен, достигнутых в феврале 2021 года. Для долгосрочных инвесторов это может оказаться хорошей возможностью для покупки акций.

График акций FuelCell Energy (NASDAQ: FCEL)

Plug Power Inc.

Ещё одним ярким представителем данного сектора является компания Plug Power (NASDAQ: PLUG), акции которой за 6 месяцев взлетели в цене более чем на 1300%. Компания занимается разработкой систем водородных топливных элементов, которые заменяют обычные аккумуляторы на оборудовании и транспортных средствах, работающих от электричества.

Падение стоимости акций от максимальных значений на 48% привело к негативной реакции участников рынка, и сейчас против компании возбуждаются коллективные иски инвесторов, которые утверждают, что руководство Plug Power ввело их в заблуждение

Если обратить внимание на новостную ленту Yahoo Finance, то там можно увидеть только предупреждение юридических фирм о сроках подачи исков к компании Plug Power

Новостная лента Yahoo Finance

Plug Power, как и компании представленные выше, тоже является убыточной. Данные с сайта macrotrends.net от 2006 года показывают, что лишь в 2014 году компания смогла выйти на чистую прибыль в размере 4 млн USD, всё остальное время компания демонстрировала только убытки.

График акций Plug Power (NASDAQ: PLUG)

Nikola Corporation

Затрагивая тему водорода, невозможно обойти стороной скандально известную компанию Nikola Corporation (NASDAQ: NKLA), которая пытается сделать электрогрузовик, работающий на водороде.

В 2016 году публике был представлен концепт грузовика на водородных топливных элементах, которые вырабатывают электричество, необходимое для его движения. На одной заправке водородом электрогрузовик Nikola One может преодолеть 1 200 миль (1 900 км), что пока недосягаемо для электрогрузовика от Tesla.

График акций Nikola Corporation (NASDAQ: NKLA)

Другие компании

Есть и другие компании, которые взаимодействуют с водородом, и развитие отрасли может позитивно отразиться на их доходах. К таким компаниям относятся:

Air Products & Chemicals (NYSE: APD)
Bloom Energy (NYSE: BE)
Linde PLC (NYSE: LIN)
DuPont de Nemours Inc (NYSE: DD)

4JM – лучший в мире водородный мотор

Следует отметить, что химическая реакция по выработке электрической энергии происходит без горения, повышая, тем самым экологичность и без того абсолютно «чистого» электромотора. Преобразование энергии в двигателе 4JM осуществляется с КПД 83 %. На двигатель установлена вторичная никель-кадмиевая батарея в виде аккумулятора мощностью 21 кВт.

Силовая установка 4JM на платформе Mirai

4JM представляет собой синхронный электродвигатель переменного тока. При рекуперативном торможении аккумулятор сохраняет возвращаемую в сеть электроэнергию, которая вырабатывается тяговым двигателем в режиме генератора.

С помощью преобразователя полученное на элементах напряжение повышается до показателя 650 В. Это нужно для того, чтобы уменьшить геометрические параметры электромотора и число топливных элементов, компактно уместить составные части системы внутри автомобиля. Постоянный ток в переменный преобразуется с помощью инвертора. В процессе заправки закачка водорода в бак производится через фильтрационную угольную систему. При движении через воздухозаборники в батарею попадает воздух из атмосферы.

Начинается химическая реакция с водородом, результатом которой является получение электрической энергии. При нажатии на акселератор осуществляется её подача от батареи к мотору. Знатоки химии сразу определят, что единственным побочным продуктом в данной цепочке является образующаяся в результате химической реакции вода. Её отвод осуществляется через выхлопную трубу.

Внешне автомобиль ничем не отличается от бензиновых и дизельных собратьев

Расположение батареи и водородных баллонов высокого давления по центру машины вкупе с оптимальными настройками электромотора обеспечивают оптимальное управление показателями мощности. Результатом этого является восприимчивость машины к действиям водителя на любой скорости, повышение крутящего момента и обеспечение плавного разгона. В обратном порядке происходит процедура торможения.

Геометрия машины спроектирована таким образом, чтобы обеспечить максимально низкий центр тяжести, оптимальную развесовку передней и задней частей кузова и общую максимальную жёсткость конструкции.

Ёмкость для хранения водорода

Количество водородных ёмкостей – 2 (60 и 62,4 л, соответственно). Газ хранится в них под давлением 70 МПа. Максимальная масса водорода, закачиваемого в ёмкости в течение 3 минут, составляет 5 кг. Это позволяет на одной заправке проехать до 650 километров, развивая максимальную скорость 175 км/ч.

Как работает двигатель на водороде?

Наверняка каждый из нас задумывался о принципе действия данного агрегата. Что же, давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель на самом деле.

Основной движущей силой данных машин является электрохимический генератор (некий топливный элемент). У японцев он называется FC Stack. Внутри электрохимического генератора происходит реакция, в результате которой происходит окисление водорода. Именно в этот период вырабатывается нужная энергия, которая потом перенаправляется в компактный аккумулятор. Последний выполняет функцию питания электродвигателя, который и приводит машину в действие. В каком виде вырабатывает отходы водородный двигатель? «Тойота Мирай» не зря называется экологически чистой машиной, так как из ее выхлопной трубы исходят вовсе не ядовитые газы, а обыкновенная вода.

Все это очень хорошо, однако есть сила, препятствующая развитию данного вида транспорта. Основная проблема заключается в том, что процессы изготовления топлива для водородных авто на данный момент недостаточно развиты и требуют больших денежных затрат. Тем более что при создании водорода задействуются такие компоненты, как уголь и метан. Они очень сильно загрязняют атмосферу, а потому смысла в использовании таких двигателей ради «сохранения окружающей среды» нет. Конечно, отходов от сгорания данного топлива нет (чистая вода), но чтобы его приготовить, нужно значительно испортить атмосферу грязными выбросами. Поэтому все больше специалистов ищут замену теперешним ДВС в солнечных батареях.

Кстати, водород не относится к какому-либо уникальному виду топлива, который может использоваться только на одном типе двигателей. Исследования показали, что этот продукт вполне реально применять и на классических моторах с внутренним сгоранием. Однако после такой реакции есть последствия. Дело в том, что водород при сгорании в ДВС выделяет лишь 1/3 от той энергии, которую он произвел бы на специализированном агрегате. Правда, инженерам удалось исправить этот недостаток. Благодаря измененной системе зажигания КПД таких двигателей не снижается, а, напротив, увеличивается почти в 1,5 раза от обычного, что делает эксплуатацию этого топлива более благоприятной и разумной с экологической и финансовой точки зрения.

Но все же неприятности были подмечены не только в области КПД. И если коэффициент полезного действия инженерам удалось увеличить методом усовершенствования системы зажигания, то с такими проблемами, как высокая температура горения в камере, прогар поршней и клапанов, они справиться не в силах. Кстати, при длительной работе водород способен вступать в реакцию с другими составляющими мотора, в том числе и со смазкой. А без нее двигатель очень быстро изнашивается. Кроме этого, водород в силу своей летучести может проникать в выпускной коллектор и там воспламеняться. Что касается роторных ДВС, они в силу простой конструкции и большого расстояния между коллекторами являются более благоприятными для использования подобного топлива в качестве основного. На этом вопрос, как работает водородный двигатель, можно считать закрытым.

Двигатель на водородном топливе

Есть две перспективы. Первая (краткосрочная) — необходимо добиться большей эффективности использования нефтетоплива, долгосрочная — решением может стать переключение транспортных средств с бензиновых/дизельных двигателей на электрические топливные элементы (электрохимические генераторы), работающие на водороде, которые никогда не разряжаются. Бесшумные, не загрязняющие окружающую среду, это одни из самых экологически чистых источников энергии, когда-либо разработанных. Разберёмся, как они работают.

Есть два способа заставить современный автомобиль двигаться:

Использовать двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В процессе сжигания нефотетоплива вырабатывается тепло, благодаря чему транспортное средство может ехать.
Электромобили работают совершенно по-другому. Там используются аккумуляторы, которые подают электроэнергию на электродвигатели, напрямую приводящие в движение колеса.

Есть гибридные автомобили, сочетающие оба варианта, водитель может переключатся между ними в соответствии с условиями вождения. Устройство водородного двигателя — нечто среднее между ДВС и аккумулятором. Он вырабатывает энергию, используя топливо из бака (газообразный водород под давлением, а не бензин или дизель). Процесса сжигания нет, H2 химически соединяется с кислородом из воздуха, образуя воду. Высвобождаемое электричество используется для питания электродвигателя. Никаких выхлопных газов.

Что происходит внутри

В основе принципа действия водородного двигателя лежит электрохимическая реакция. Состав топливного элемента — это три основные части:

положительно (желтая) и отрицательно (сиреневая) заряженные клеммы;
электролит (серый).

Электричество возникает следующим образом:

Газообразный H2 из резервуара подаётся к положительному полюсу. Поскольку вещество взрывоопасно, бак должен быть чрезвычайно прочным.
Кислород из воздуха (голубые капли) идёт по второй трубке.
Положительная клемма металлическая (платина или палладий). Достигая катализатора, атомы H2 распадаются на ионы и электроны.
Положительно заряженные протоны притягиваются к отрицательному полюсу, двигаясь к нему через электролит. Последний представляет собой тонкую полимерную мембрану.
Электроны проходят через внешнюю цепь.
Приходит в действие электродвигатель, заставляющий колёса автомобиля двигаться.
На отрицательной клемме протоны и электроны рекомбинируют с кислородом путём химической реакции, которая производит воду.
Выхлоп — водяной пар.

Процесс будет продолжаться до тех пор, пока есть запасы H2 и O2. Поскольку воздух всегда доступен, единственный ограничивающий фактор — количество водорода H2 в баке.

Будущая чистая энергия

Ожидается, что водород как топливо будет сочетаться с электричеством, чтобы сформировать два компонента будущей экономики чистой энергии. Водород извлекается из сырья, поэтому не может удовлетворить все потребности и желания существующих потребителей. Однако, в сочетании с электричеством он может быть наиболее востребованным источником энергии.

В период 2025-2030 годам сочетание требований к экологически чистому транспорту — как с точки зрения регулируемых выбросов, так и выбросов парниковых газов – приведет к переходу на водород как топливо, в то время как другие требования, такие как требования к снижению шума, переместят источник питания в сторону электрического первичного двигателя.

Установленная мощность американского автопарка эквивалентна пятикратной установленной мощности всех электростанций, поэтому, если бы транспортные средства (которые обычно работают менее 5% своего срока службы в качестве двигателей) могли тратить оставшееся время на выработку электроэнергии. Конечно, единственной проблемой было бы управление потоками и обеспечение топливом.

Кроме того, некоторые компании намерены использовать возобновляемые источники энергии для электролиза воды и производства водорода, необходимого как топливо на автозаправочных станциях и в домах. Водородные серийные автомобили Тойота «Мирай» уже колесят дороги на которых применен водородный двигатель.

Водородный двигатель своими руками

Генератор

Чтобы создать эффективный водородный двигатель для автомобиля своими руками, нужно начать с генератора. Самый простой самодельный генератор — это герметичная ёмкость с жидкостью, в которую погружаются электроды. Для такого устройства достаточно источника питания в 12 В.

Штуцер устанавливается на крышке конструкции. Он отводит смесь водорода с кислородом. Собственно, это и есть основа генератора для водородного двигателя, которая подключается к ДВС.

Чтобы создать полноценную систему также понадобится дополнительный накопитель и аккумулятор. В качестве корпуса лучше всего использовать водопроводный фильтр или же можно купить специальную установку. В последней применяются цилиндрические электроды повышенной производительности.

Как видите, выделить нужный газ для реакции не так-то уж и сложно. Намного сложнее произвести его в нужном для водородного двигателя количестве. Чтоб повысить эффективность необходимо использовать электроды из меди. В крайнем случае подойдёт и нержавейка.

В ходе реакции ток должен подаваться с разной силой. Поэтому без электронного блока не обойтись. К тому же в резервуаре всегда должно быть определённое количество воды, чтобы реакция проходила в нормальных условиях. Система автоматической подпитки в водородном двигателе решает эту проблему. Интенсивность электролиза обеспечивает достаточное количество соли.

Чтобы сделать воду для водородного двигателя необходимо взять 10 литров жидкости и добавить столовую ложку гидроксида.

Устройство водородного двигателя

В первую очередь нужно позаботиться о дополнительных резервуарах и трубопроводе. Водородный двигатель нуждается в датчике уровня воды, который устанавливается в середине крышки. Это предотвратит ложное срабатывание при движении вверх-вниз. Именно он будет давать команду системе автоматической подпитки, когда это понадобится.

Особую роль играет датчик давления. Он включается на показателе в 40 psi. Как только внутреннее давление достигнет показателя в 45 psi, подкачка отключается. При превышении 50 psi сработает предохранитель.

Предохранитель водородного двигателя должен состоять из двух частей: вентиля аварийного сброса и разрывного диска. Разрывной диск активируется, когда давление достигает 60 psi, не нанося никакого вреда системе.

Для отвода тепла нужно использовать самую холодную свечу. Не подходят свечи с платиновыми наконечниками. Платина — отличный катализатор для реакции водорода и кислорода.

Электрическая часть

Важную роль в электрической схеме водородного двигателя играет таймер 555. Он выполняет роль импульсного генератора. Мало того, с его помощью можно регулировать частоту и ширину импульса.

В плате водородного двигателя должно быть два импульсных таймера 555. При этом первый должен иметь конденсаторы большей ёмкости. Выход с ноги 3 поступает на второй генератор. Он его собственно и включает.

Третий выход второго таймера импульсного водородного генератора подключается к резисторам на 220 и 820 Ом. Транзистор усиливает ток до нужной величины. За его защиту отвечает диод 1N4007. Это обеспечивает нормальную работу всей системы.

Внешний вид

Кузов Мираи не сказать, чтобы такой же выдающийся, как его техническая часть. Перед нами классический четырехдверный седан, правда выполненный в минималистичном стиле. Более гладкий, без лишних загогулин.

Спереди целеустремленный нос, состоящий из острых ребер крышки капота, размашистой светодиодной оптики и огромной трапецеидальной решетки радиатора «в пол», слегка усиленной в нижней части хромированным элементом.

Сбоку можно отметить вполне стандартные пропорции, кажется даже частично позаимствованные у последней Камри. Колесные диски довольно большие – 21 дюйм. Корма сделана под стать переду.

Ничего лишнего – полоса светодиодных габаритов, и бампер с трапецеидальными ребрами также «в пол». Низ бампера из углепластика с нишами под стоп-огни

Стоит обратить внимание, что выхлоп здесь отсутствует напрочь

По габаритам Мираи не мал:

длина – 4873 мм,
ширина – 1884 мм,
высота – 1468 мм,
колесная база 2918 мм.

Применение в современной России

Солнечная электростанция на Урале

Ведущую роль в энергосистеме России играют нефть и газ, обеспечивающие 75% потребления страны. Еще 15% дает уголь, только 10% – ВИЭ и атомная энергетика. Высокая степень обеспеченности энергоресурсами делает отрасль маловосприимчивой к изменению текущего баланса. России располагает значительными запасами как возобновляемых, так и невозобновляемых ресурсов.

Из возобновляемых источников две трети – гидроэнергетика. Остальные виды в незначительных масштабах представлены в разных регионах страны:

Вид	Регион выработки
Солнечная	Краснодарский край, Кавказ
Ветряная	Ульяновская область, Камчатка, Чукотка, Краснодарский край, Башкортостан
Геотермальная	Сахалин, Курильские острова, Камчатка, Кавказ
Волновая	Баренцево море

Технические характеристики Toyota Mirai FCV

Основной японского концепт-кара является система-гибрид FCA 110. Ее работу обеспечивают водородные топливные элементы. Электрический ток, который также необходим для успешного протекания всех процессов, высвобождается путем молекулярного соединения кислорода и водорода.

Двигатель экомобиля

Мотором выступает гибридная конструкция мощностью в 114 кВт. Ее главные компоненты:

водородные топливные элементы;
синхронный электромотор переменного тока силой в 154 л. с. и с крутящим моментом в 335 Нм.

Под дном экомобиля расположены канистры для водорода. Впереди расположен бак на 60 л, сзади — на 62,4 л. Принцип работы установки:

Через передние воздухозаборники в аккумулятор топливных элементов поступает поток кислорода извне.
Туда же из канистр попадает водород, который трансформируется в электричество с максимальным КПД 83 %.
Вода, образовавшаяся в результате соединения двух элементов, вытекает сквозь отверстия, предусмотренные в днище авто.
Электричество поступает в преобразователь электромотора.
Постоянный ток преобразуется в переменный, повышая напряжение до 650 В.

Трансмиссия и подвеска

На передней оси автомобиля установлена независимая подвеска из нескольких звеньев (рычагов), а на задней — полунезависимая конструкция на основе торсионной балки. Руль дополнен электрическим усилителем. Не только на передних, но и на задних колесах дисковые тормоза. Впереди на ведущей паре дополнительно предусмотрена вентиляция. Автомобиль в стандартном комплекте переднеприводный. Клиренс в снаряженном состоянии — 13 см.

Батарея

Наполнить баки водородом можно за три минуты. Два полных резервуара позволяют преодолеть 650 км. Средний расход газа составляет 100 мл/1,61 км. Процесс зарядки от домашней сети осуществляется при помощи специального зарядного устройства.

Динамика и скорость

До 100 км/ч электрокар разгоняется за 9 сек., несмотря на свой внушительный вес. Электронные системы безопасности ограничивают максимальную скорость. Для данного гибридного седана она составляет 175 км/ч.

Деньги – основа всего

Главным «минусом» считается сложность процесса производства столь огромного количества водорода, которое понадобится при массовом переводе машин на новое топливо. Дорого на сегодняшний день получать водород, как из природного газа, так и методом электролиза. Таким образом, стоимость пробега на машине с водородным двигателем значительно дороже, нежели на бензине или солярке.

На данный момент, заправляя 120 литров водорода в пару баков высокого давления, владельцы авто должны выложить 960 евро. Это очень дорого, в сравнении с бензином или дизельным топливом. Позволить себе приобрести такой автомобиль и постоянно передвигаться на нём, наматывая немалые «концы», может позволить не каждый средний житель развитых стран Европы, Азии или Америки. Пока Toyota Mirai представляет собой дорогой экземпляр для автомобильной коллекции, либо средство передвижения для толстосумов, не привыкших считать деньги.

Частичным решением вопроса мог бы стать гибридный двигатель, в котором вторым топливом является традиционный бензин или солярка. Для проведения такого тюнинга вручную, нужно осуществить установку пусковой батареи, БСУ, водородных и кислородных баллонов. Электротехническая часть тюнинга:

электрохимический генератор (ЭХГ);
электродвигатель;
пусковая батарея.

Сырьём для получения водорода является питьевая вода, слитая в ёмкость для электролиза. Источником энергии является генератор. Газ вырабатывается в небольшом количестве, затем направляется во впускной коллектор двс. Там происходит смешивание водорода с бензином и последующее сгорание. Однако, расход энергии на получение водорода в пути, и его количество не позволяют говорить об экономичности подобных установок.

Невзирая на то, что машины с гибридными установками на водородном топливе и электромоторах ближе всего по конструкции, философии использования и технологии к обычным электромобилям, апологеты последних являются главными критиками нового источника энергии. Видимо, в будущем затраты на решение всех вопросов будут ничтожными по сравнению с доходами от продаж автомашин на водороде. Если, конечно, удастся преодолеть все препятствия.

Тойота Мирай 2020 – седан на водородном двигателе

Уже прошло 4 года с момента, когда с конвейера сошел первый серийный водородный автомобиль. В целом об успехе авантюры сказать сложно. Итоговые продажи Toyota Mirai составили всего 10 000 экземпляров. По сравнению с другими продуктами бренда это просто ничтожный показатель.

Однако японцы не спешат закрывать «неудачный» проект и решили гнуть свою линию до конца, вопреки всему, выпуская второе поколение Мирай 2020. Что приготовили парни из Тойота и на что они вообще рассчитывают посмотрим ниже.

Способы добычи водорода в качестве использования в виде энергии

Водород не является чистым ископаемым вроде нефти и угля, нельзя так просто взять выкопать и использовать его. Для того, чтобы он стал энергией, его нужно раздобыть и испоьлзовать некоторую энергию для его переработки, после чего этот самый распространенный химический элемент станет топливом.

Практикуемым на данный день способом добычи водородного топлива является так называемый «паровой риформинг». Чтобы переработать обычный водород в топливо, используются углеводы, которые состоят из водорода и углерода. При химических реакциях, при определенной температуре выделяется огромное количество водорода, который и можно использовать в качестве топлива. Данное топливо не будет выделять вредных веществ в атмосферу во время эксплуатации, однако во время его добычи выделяется огромное количество углекислого газа, который плохо влияет на экологию. Поэтому данный метод хоть и является эффективным, он не должен браться в основу по добыче альтернативного топлива.

Есть двигатели, для которых подойдёт и чистый водород, они сами перерабатывают данный элемент в топливо, однако, как и при предыдущем способе, здесь также наблюдается огромное количество выбросов углекислого газа в атмосферу.

Очень эффективным способом добычи альтернативного топлива в виде водорода является электролиз. Электрический ток пускают в воду, вследствии чего она распадается на водород и кислород. Данный метод является дорогим и хлопотным, однако экологически чистым. Единственным отходом от получения и эксплуатации топлива является кислород, который лишь позитивно повлияет на атмосферу нашей планеты.

А самым перспективным и дешёвым способом получения водородного топлива является переработка аммиака. При необходимой химической реакции аммиак распадается на азот и водород, при чём водорода получается в трижды больше, ежели азота. Данный метод лучше тем, что он немного дешевле и менее затратный. Кроме того, аммиак легче и безопаснее транспортировать, а по прибытию к месту доставки, следует запустить химическую реакцию, выделить азот и топливо готово.

Электрическая схема автомобиля ТОЙОТА КАМРИ

Электросхема автомобиля марки Тойота, представленна типовая схема электрооборудования, на примере модели Тойота Камри. Для удобства просмотра лучше сохранить все схемы на компьютере и увеличить. Смотрите такие узлы, как системы пуска, заряда и зажигания, управления двигателем, охлаждения двигателя, обогрев заднего стекла и зеркала, указатели и система световой сигнализации, сигнал поворота, аварийная сигнализация, сигнал движения задним ходом и другие модули автомобиля Тойота Камри 1996-2001 г.

Электросхема системы пуска, заряда и зажигания Тойота Камри