Чем двигатели на водородных автомобилях отличаются от двигателей внутреннего сгорания или гибридных двигателей?

Двигатели на водородных автомобилях, также известные как электромобили на топливных элементах (FCEV), существенно отличаются от двигателей внутреннего сгорания, используемых в обычных автомобилях с бензиновым двигателем, и гибридных двигателей, которые сочетают в себе как сгорание, так и электрическую тягу. Вот ключевые различия:

1. Источник топлива :

- Двигатели внутреннего сгорания :Двигатели внутреннего сгорания, наиболее распространенный тип в традиционных транспортных средствах, используют для выработки энергии сжигание ископаемого топлива, такого как бензин или дизельное топливо. Топливо смешивается с воздухом и воспламеняется в камере сгорания, создавая давление, которое приводит в движение поршни и генерирует механическую энергию.

- Водородные двигатели :Водородные двигатели, также называемые топливными элементами, используют водород в качестве основного источника топлива. Топливные элементы электрохимически соединяют водород с кислородом воздуха для производства электроэнергии, водяного пара и тепла. Вырабатываемая электроэнергия приводит в движение электродвигатели, приводящие в движение колеса автомобиля.

2. Различия в выбросах :

- Двигатели внутреннего сгорания :Двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу различные загрязняющие вещества, включая парниковые газы, такие как углекислый газ (CO2), оксиды азота (NOx) и твердые частицы. Эти выбросы способствуют загрязнению воздуха и могут иметь вредные последствия для окружающей среды и здоровья.

- Водородные двигатели :Водородные двигатели производят только водяной пар и тепло в качестве побочных продуктов электрохимической реакции. Таким образом, у них нулевые выбросы выхлопных газов, что делает их экологически чистыми и хорошо подходящими для достижения целей по сокращению выбросов.

3. Выработка электроэнергии :

- Двигатели внутреннего сгорания :В двигателях внутреннего сгорания топливо быстро сгорает в камере сгорания, создавая газы под высоким давлением, которые расширяются и заставляют поршни двигаться. Это возвратно-поступательное движение генерирует механическую энергию, которая затем передается на колеса.

- Водородные двигатели :Водородные двигатели используют электрохимический процесс для производства электроэнергии. Топливные элементы состоят из двух электродов (анода и катода), разделенных электролитом. На анод подается водород, а на катод – кислород из воздуха. Когда водород проходит через анод и реагирует с катализатором, высвобождаются протоны и генерируются электроны. Протоны проходят через электролит к катоду, а электроны проходят через внешнюю цепь, генерируя электрический ток. Этот электрический ток питает электродвигатель, который приводит в движение автомобиль.

4. Энергоэффективность :

- Двигатели внутреннего сгорания :Двигатели внутреннего сгорания имеют ограниченную эффективность из-за потерь, присущих процессу сгорания, таких как рассеивание тепла, трение и неполное сгорание топлива.

- Водородные двигатели :Топливные элементы высокоэффективны, преобразуя значительную часть химической энергии, хранящейся в водороде, в электрическую энергию. У них есть потенциал для большей общей эффективности по сравнению с двигателями внутреннего сгорания.

5. Уровни шума :

- Двигатели внутреннего сгорания :Двигатели внутреннего сгорания производят механические шумы, включая шум компонентов двигателя и выхлопной системы.

- Водородные двигатели :Водородные двигатели намного тише, поскольку в них нет процесса сгорания или механического возвратно-поступательного движения. Основной шум исходит от электродвигателей и движения воздуха.

6. Диапазон транспортных средств :

- Двигатели внутреннего сгорания :Запас хода автомобилей с двигателем внутреннего сгорания зависит от размера и эффективности топливного бака и двигателя, а также условий движения.

- Водородные двигатели :Запас хода водородных автомобилей в первую очередь зависит от емкости резервуара для хранения водорода и эффективности системы топливных элементов. Хотя водород имеет более высокую плотность энергии по весу по сравнению с бензином, хранение и транспортировка водорода могут представлять проблемы.

7. Инфраструктура :

- Двигатели внутреннего сгорания :Автомобили с двигателями внутреннего сгорания имеют развитую глобальную инфраструктуру с обширной сетью заправочных станций и заправочных станций.

- Водородные двигатели :Инфраструктура водородных заправочных станций все еще развивается и не так широко доступна, как обычные заправочные станции, особенно за пределами определенных регионов или стран, которые активно продвигают технологию водородных топливных элементов.

Эти различия подчеркивают уникальные характеристики и потенциальные преимущества автомобилей с водородным двигателем, в частности, их экологичность и высокую эффективность. Однако необходимо решить проблемы, связанные с производством, хранением и инфраструктурой водорода, чтобы обеспечить широкое внедрение водородных автомобилей.