Indholdet af artiklen:
- Lidt historie
- Kendetegnende for brintmotorer
- De vigtigste fordele og ulemper ved brintmotorer
- De mest populære biler med en brintforbrændingsmotor
"Hydrogen er fremtidens brændstof" - det er med dette budskab, at brint -ICE'er introduceres i transport- og luftfartsindustrien.
Det er ikke tilfældigt, at brint indtager en ledende position blandt alle andre kilder til alternativ energi - det er så miljøvenligt som muligt, har en vedvarende ressource og har også den højeste effektivitet i sammenligning med klassiske motorer, der kører på benzin og diesel.
Ud over ubestridelige fordele har brintmotoren imidlertid også en række ulemper, som endnu ikke gør det muligt at gøre den massiv og helt erstatte de "skadelige" benzin- og dieselmotorer.
Lidt historie
Menneskeheden begyndte at tænke på behovet for at bevare miljøet for nylig, men forskere begyndte at tænke på at udskifte en konventionel forbrændingsmotor meget tidligere.
Så fra videnskabsmanden François Isaac de Rivaz, der er hjemmehørende i Frankrig, blev den første brintmotor fremstillet i 1806. I 1841 modtog Storbritannien den første patentaftale om fremstilling af en brintmotor, og i 1852 blev tyske forskere i stand til at oprette en forbrændingsmotor, der fungerer på en luft-hydrogen-blanding.
Imidlertid blev planer om indførelse af brintmotorer forpurret af benzinmotorer, som blev udbredt efter 1870.
De huskede brint som et alternativt brændstof igen først i 1941 i belejrede Leningrad. Derefter brugte den sovjetiske tekniker B. Shelishch en luft-hydrogen "cocktail" til at affyre spærreballoner.
Derefter blev brint glemt igen, indtil den verdensomspændende brændstofkrise bankede på døren i 1970'erne. I slutningen af 70'erne frigav BMW -bilproducenten sin første bil, der kørte på brint, og derefter fulgte andre virksomheder dens eksempel, herunder American General Motors og Ford, den japanske Honda og andre.
Så snart krisen aftog, faldt interessen for brint som energikilde igen. Og nu, årtier senere, huskede menneskeheden igen dens eksistens, hvilket ikke kun blev lettet af aktiveringen af miljøforkæmpere, men også af stigningen i brændstofpriser.
Kendetegnende for brintmotorer
Strukturelt er en brintmotor ikke meget forskellig fra en standard forbrændingsmotor. Det indeholder også stempler, et forbrændingskammer og en vevstangsmekanisme. Så hvad er forskellen?
Faktum er, at brintmotorer anvender en anden metode til levering af brændstofblandingen og dens efterfølgende forbrænding. Desuden tager forbrænding af brint meget mindre tid end for oliebaserede brændstoffer. Forskellene er ubetydelige, og ved første øjekast kan det se ud til, at det ikke er svært at konvertere en konventionel ICE til en hydrogen, men sådan er det ikke.
En række problemer med brugen af en brintmotor:
- Hydrogen er svært at få. Det er ingen hemmelighed, at det er indeholdt i vand og med rette betragtes som det mest udbredte kemiske element i verden, selv om det praktisk talt ikke er repræsenteret i sin rene form. Det betyder, at bilen skal være udstyret med en særlig lukket installation - en elektrolyser, der er ansvarlig for at splitte vand og tillade, at der produceres brint. I praksis er en sådan installation imidlertid vanskelig at fremstille, hvilket i høj grad påvirker dens endelige omkostninger.
- På grund af den høje komprimeringstemperatur reagerer brint let med forskellige metalelementer i kraftværket og endda med motorolie.
- Selv en lille lækage af brint ved kontakt med en opvarmet manifold vil forårsage brand. Derfor bruges der i dag, når man opretter brintmotorer, kun roterende kraftværker, da de reducerer risikoen for brand på grund af den større afstand mellem indsugnings- og udstødningsmanifoldene.
Ikke desto mindre er de fleste problemer løst indtil nu, ikke kun på roterende installationer, men også i motorer, der anvender stempelmekanismer, hvilket gør det muligt for hydrogen at forblive den mest lovende erstatning for benzin / diesel.
De vigtigste fordele og ulemper ved brintmotorer
De største fordele, som brintmotorer har:
- en høj grad af miljøvenlighed, da vanddamp er produktet af dens forbrænding. Når brint brænder ud, brænder motorolie også ud, men mængden af giftig udstødning er flere gange mindre, end når der forbrændes benzin eller "tungt" brændstof;
- høj effektivitet, som er flere gange højere end i klassiske kraftværker, der kører på diesel eller benzin;
- relativ strukturel enkelhed samt fraværet af dyre og upålidelige brændstofforsyningssystemer, som også er farlige;
- støjsvaghed.
På trods af en række betydelige fordele har brintmotorer et tilstrækkeligt antal ulemper:
- høj pris og kompleksitet ved at opnå rent hydrogen;
- uudviklet infrastruktur af tankstationer, der er i stand til at tanke op med brint;
- mangel på internationale standarder for transport og brug af brintbrændstof;
- høje omkostninger til brændstofkomponenter og vedligeholdelse af brintmotorer;
- vanskeligheder forbundet med opbevaring af brintbrændstof. Forskere er stadig ikke kommet til en fællesnævner vedrørende det materiale, der skal bruges til fremstilling af tanke til opbevaring af brændbart brint;
- en stigning i bilens samlede masse på grund af tilstedeværelsen af en brintmotor, som er mærkbart tungere end de nu udbredte benzin- og dieselmotorer.
Desuden skal brintcylindre regelmæssigt efterses og certificeres, hvilket kun kan udføres af kvalificerede og autoriserede teknikere.
De mest populære biler med en brintforbrændingsmotor
På billedet: Riversimple Rasa
På trods af at forskere fortsætter med at pusle over de aktuelle problemer forbundet med brugen af brintmotorer, fortsætter antallet af brintdrevne biler med at vokse. De mest berømte brintdrevne biler er:
- Toyota Mirai FCV - bilen debuterede først i 2013, men blev først solgt i 2015. De tilgængelige cylindre i den gav en "rækkevidde" på omkring 500 km.
- BMW 750hL, hvis konceptversion blev vist tilbage i 2000. Køretøjet er udstyret med en særlig brinttank, hvis reserve er tilstrækkelig til at dække en afstand på 300 km.
- Honda Clarity er en anden bil, der bruger brint i stedet for klassisk brændstof. De største fordele ved modellen er dens spektakulære udseende og en imponerende, efter brintbilernes standarder, en effektreserve på 589 km.
- Riversimple Rasa er en lille brintbil oprindeligt fra Storbritannien. Dens hovedtræk var dens lave vægt (lidt over 500 kg) og en imponerende effektreserve - cirka 500 km.
Derudover fortsætter producenterne med at præsentere brintkonceptbiler, herunder Audi H-tron Quattro, brint Mercedes GLC, Nikola One-lastbilen fra Nikola Motor, H2 Speed-superbilen fra designhuset Pininfarina og mange andre.
Konklusion
På trods af en række ulemper kan brint blive den mest lovende kilde til ren energi i de næste 30-40 år. Vi skal bare finde en effektiv metode til at producere brint og udvikle en infrastruktur til levering til slutforbrugeren, og så vil menneskeheden for altid glemme ikke kun brændstoffet, men også om miljøkrisen.
