Hidrojen motorları: nasıl çalışırlar ve neden geleceğin anahtarıdırlar

Hidrojen motorları, sürdürülebilir otomotivin geleceği için en umut verici bahislerden biri olmaya devam ediyor. Bazı teknik ve lojistik zorluklara rağmen bu teknoloji, Toyota, BMW, Mazda, Hyundai ve Ford gibi bu sistemlerin geliştirilmesine önemli kaynaklar yatırmış olan büyük markaların ilgisinin artmasına neden oldu. Şu anda endüstride iki ana hidrojen motoru tipini ayırt ediyoruz: hidrojen içten yanmalı motorlar ve yakıt hücreli motorlar.

Bu yazıda açıklayacağız hidrojen motorlarının çalışması, temel özellikleri, her bir sistemin avantajları ve dezavantajları ve taşımacılığın geleceğini nasıl etkileyebilecekleri.

Hidrojen yanmalı motor nasıl çalışır?

Hidrojen içten yanmalı motor, geleneksel benzinli veya dizel yanmalı motora çok benzer şekilde çalışır ancak önemli bir farkla: yakıt olarak petrol ürünleri yerine hidrojen kullanır. Bu durumda, hidrojen oksijenle karışır yanma odasının içindedir ve geleneksel bir motorda olduğu gibi bir kıvılcımla ateşlenir. Bu işlem, pistonları hareket ettiren ve mekanik hareket üreten enerjiyi serbest bırakır.

Bu tip motorun temel avantajlarından biri karbondioksit (CO2) üretmek yerine emisyon yaymasıdır. Su buharı bir yan ürün olarak. Ancak yanma sırasında ulaşılan yüksek sıcaklıklar nedeniyle, kirletici olmaya devam eden nitrojen oksitler (NOx) oluşur. Bu sorunu hafifletmek için bazı çözümler, NOx oluşumunu önemli ölçüde azalttığı gösterilen bir teknik olan emme sistemine su enjekte etmeyi içerir.

Ancak hidrojen yanmalı motorlar aynı zamanda aşağıdakilerle ilgili zorluklarla da karşı karşıyadır: enerji yoğunluğu Hidrojen miktarı diğer sıvı yakıtlara göre daha düşüktür. Bu, benzinli motorla aynı işi yapmak için daha fazla miktarda hidrojene ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. CNG veya LPG gibi alternatif yakıtlarla çalışabilmelerine rağmen, hidrojenin genellikle 700 bar gibi çok yüksek basınçlarda depolanması gerektiğinden ve çok pahalı özel tankların kullanımını gerektirdiğinden, depolama bir engel olmaya devam etmektedir.

Hidrojen motorlarına örnekler

Hidrojen motorunun dikkate değer bir örneği, bmw 750hlYakıt olarak sıvı hidrojeni kullanan ilk araçlardan biriydi. Bu model, hidrojeni özel tanklarda verimli bir şekilde depolamak için son derece düşük sıcaklıklara (-253°C) ihtiyaç duyuyordu. Her ne kadar yeni tasarımlarla aşılmış olsa da, bu teknolojinin gelişiminde bir dönüm noktasını temsil ediyordu.

Başka bir durum motordur hidrojen kovaİsrailli bir şirket tarafından geliştirildi. Bu motor, bakımını kolaylaştıran yağlama yağı gerektirmemesiyle dikkat çekiyor. Ayrıca yenilikçi sistemi NOx emisyonlarını minimuma indiriyor, hafifliği ve düşük maliyeti nedeniyle hem araçlar hem de enerji jeneratörleri için uygun bir seçenek olarak sunuluyor.

Yakıt hücreli hidrojen motoru nasıl çalışır?

Yanmalı motorlardan farklı olarak yanmalı motorlar yakıt hücresi Ters elektroliz adı verilen elektrokimyasal bir işlemle hidrojeni elektriğe dönüştürürler. Tanklarda depolanan hidrojen, yakıt hücresindeki oksijenle birleştirildiğinde, elektrik motoruna güç sağlayan elektrik üretiliyor ve tek yan ürün saf su oluyor.

Bu süreç hidrojenin yanmasından çok daha verimlidir ve en önemlisi kirletici madde yaymaz. Ancak yakıt hücrelerinin yüksek üretim maliyeti önemli bir engeldir. Şu anda platin süreçte katalizör olarak kullanılıyor, ancak bazı araştırmacılar maliyeti azaltmak için ferroalyajlar gibi daha uygun fiyatlı alternatiflere bakıyor.

Yakıt hücresi teknolojisinin harika bir örneği, Toyota miraiPerformansı ve hidrojen şarjıyla 650 km'ye kadar yol alabilmesiyle dikkatleri üzerine çekti. Bu tür teknoloji, geleneksel elektrikli arabalara kıyasla sundukları daha fazla özerklik nedeniyle kamyon veya otobüs gibi uzun mesafeler kat eden araçlar için idealdir.

Hidrojen motorunun avantajları ve dezavantajları

Hem yanmalı hem de yakıt hücreli hidrojen motorları bir dizi avantaj y zorluklaryaygın olarak benimsenmeden önce tartılması gerekenler:

• Yararları:
• Hidrojen yakıt ikmali süreleri, elektrikli pillerin şarj edilmesine kıyasla önemli ölçüde daha kısadır (5 dakikadan az).
• Kullanılan sisteme bağlı olarak emisyonlar çok daha düşük veya sıfırdır.
• Hidrojenin evrende en bol bulunan element olması onu uzun vadeli sürdürülebilir bir seçenek haline getiriyor.
• Hidrojen araçları, Hyundai Nexo gibi, içinde dolaştıkları havayı arındırabiliyor ve bu da kentsel çevrenin iyileştirilmesine katkıda bulunuyor.

• dezavantajları:
• Yakıt hücresi üretimi ve hidrojen depolama altyapısının maliyeti hala yüksek.
• Hidrojen yakıt ikmali altyapısı sınırlıdır ve çoğu ülkede birkaç istasyon bulunmaktadır.
• Hidrojen üretim süreci, özellikle yenilenemeyen kaynaklardan elde ediliyorsa, her zaman temiz değildir.

Hidrojenli araçlarda özerklik ve güvenlik

Hidrojenli araçlar özellikleriyle öne çıkıyor özerklikbenzinli otomobillerle karşılaştırılabilecek rakamlara ulaşıyor. Şunun gibi modeller Hyundai Nexo 666 km'ye kadar özerklik sunarken, Toyota Mirai 650 km'yi aşıyor. Bu, hidrojen araçlarını uzun mesafeli hareketlilik açısından oldukça rekabetçi hale getiriyor.

Gibi güvenlikToyota'nın Mirai modelinde garanti ettiği gibi, hidrojen tankları çok yüksek basınçlara ve hatta kurşun atışlarına dayanacak şekilde tasarlandı. Hidrojenli araçlara yönelik altyapı ve güvenlik standartları son yıllarda büyük bir ilerleme kaydetti ve bu sayede benzinli veya dizel eşdeğerleri kadar güvenli araçlar ortaya çıktı.

Otomotiv endüstrisinde hidrojenin geleceği gelişmeye devam ediyor. İçten yanmalı ve yakıt hücresi teknolojilerinin ilerlemesi ve daha verimli altyapıların gelişmesiyle birlikte, hidrojenle çalışan araçların benimsenmesinde bir artış görmemiz muhtemel.