Auto >> машина >  >> Уход за автомобилем
  1. Авто ремонт
  2. Уход за автомобилем
  3. Двигатель
  4. Электромобиль
  5. Автопилот
  6. Автомобиль Фото

Каков коэффициент энергоэффективности водородных топливных элементов?


Вместо сжигания топлива, как в обычных двигателях, водородные топливные элементы работают посредством электрохимического процесса. Для производства электричества атомы водорода ионизируются на одной стороне электролитной мембраны. В то время как протоны проскальзывают, электроны должны пройти долгий путь по внешней цепи, создавая электрический ток при своем движении. Как только электроны достигают другой стороны и соединяются с протонами, водород соединяется с кислородом в воздухе, в результате чего образуется немного тепла и воды в качестве побочных продуктов.

>Сверхэффективный водород

На базовом уровне процесс довольно эффективен. В зависимости от типа водородного топливного элемента коэффициент полезного действия имеет тенденцию составлять в среднем около 60 процентов от общего количества энергии, высвобождаемой в описанном выше процессе. Тем не менее, крупномасштабные водородные топливные элементы с расплавленным карбонатом или твердым оксидом в качестве мембраны электролита могут использовать как тепло, так и электричество для дополнительной эффективности, достигая 85 процентов. Между тем, по данным Министерства энергетики США, портативные топливные элементы, такие как мембраны из полимерного электролита (PEM), используемые в автомобилях на топливных элементах, имеют КПД от 50 до 60 процентов.

Хорошо, но как это сравнить с обычной машиной? Невероятно хорошо. Как ни круто запускать наши автомобили на том, что в основном сводится к контролируемым взрывам и жидким динозаврам, двигатели внутреннего сгорания совсем не эффективны. Не считая времени, проведенного на холостом ходу, потерь энергии в трансмиссии, аэродинамического сопротивления и трения, большинство бензиновых двигателей теряют около 62 % своей топливной энергии только на бесполезное тепло.

>Проблема производства

Но всегда есть подвох, когда вы возитесь с термодинамикой и эффективностью использования энергии. В случае с водородом это проблема производства. Водород может быть самым распространенным элементом во Вселенной, но если вы не хотите спуститься на поверхность солнца (принесите холодный напиток и обувь на толстой подошве!), вы нигде не найдете этот элемент бесплатно. Водород здесь, на Земле, всегда с чем-то связан, а это означает, что его необходимо извлекать, а это дорогой, трудоемкий процесс и требует огромного количества энергии.

В настоящее время большая часть нашего водорода производится путем электролиза или путем его выделения из природного газа в процессе, называемом паровой конверсией. . (Природный газ также является ископаемым топливом.) Хотя паровой риформинг является наиболее распространенным методом промышленного производства водорода, он требует много тепла и крайне неэффективен. Водород, полученный при паровом риформинге, на самом деле имеет меньше энергии, чем природный газ, с которого начинается паровой риформинг. Кроме того, в отличие от водородных топливных элементов, этот процесс приводит к загрязнению окружающей среды, поэтому на самом деле более эффективно использовать в качестве топлива сами углеводороды.

Однако есть надежда. Хотя мы до сих пор не нашли жизнеспособного способа получить дешевый водород, дела идут лучше. Стоимость материалов падает, и есть несколько потенциально более простых способов их сбора, таких как использование водорослей, производящих водород, и использование метана со свалок. Водородное будущее может быть уже в обозримом будущем или, по крайней мере, в виде точки на горизонте.

>Дополнительная информация

Статьи по теме

  • Соберите водородный топливный элемент на своей кухне
  • Как работают автомобили на водороде
  • Опасно ли водородное топливо?

>Источники

  • Сапли, Курт. «Не делайте ставку на водородный автомобиль в ближайшее время». Вашингтон пост. 17 ноября 2009 г. (28 июля 2010 г.). http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2009/11/16/AR2009111602668.html
  • Министерство энергетики США. «Передовые технологии и энергоэффективность». Руководство по экономии топлива. 2010 г. (22 июля 2010 г.). http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
  • Министерство энергетики США. «Вызовы». Руководство по экономии топлива. 2010. (22 июля 2010 г.). http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_challenges.shtml
  • Министерство энергетики США. «Транспортные средства на топливных элементах». Руководство по экономии топлива. 2010 г. (22 июля 2010 г.). http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
  • Программа Министерства энергетики США по водороду. «Водородные топливные элементы». Информационный бюллетень Министерства энергетики США по топливным элементам. Октябрь 2006 г. (22 июля 2010 г.). www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf

Советы по экономии топлива летом

Руководство по безопасным топливным элементам для гонок

10 советов по экономии топлива:будьте готовы к повышению цен на бензин!

Топливо для размышлений:стоит ли принимать добавку?

Правда об эффективности использования топлива