हाइड्रोजन कार। क्या पेट्रोल को अलविदा कहने का समय आ गया है?

नमस्कार, हेब्र! हाइड्रोजन ऊर्जा पर हमारे अंतिम लेख के लिए आपने बहुत ही रोचक और निष्पक्ष टिप्पणियाँ लिखीं, जिनका उत्तर आप ऑटोमोबाइल में हाइड्रोजन के उपयोग के लिए समर्पित इस सामग्री में पा सकते हैं।

दरअसल, गैसोलीन की तुलना में, हाइड्रोजन एक निरंतर समस्या है: इसे संग्रहीत करना बहुत मुश्किल है और इसे प्राप्त करना मुश्किल है, यह विस्फोटक है, और हाइड्रोजन कार गैसोलीन की तुलना में कई गुना अधिक महंगी हैं। लेकिन एक ही समय में, हाइड्रोजन को परिवहन के लिए सबसे आशाजनक वैकल्पिक ईंधन माना जाता है। इसके अलावा, निवेशक हाइड्रोजन कारों के उत्पादन पर बहु-अरब निवेश खर्च करने को तैयार हैं।

गैस के लिए सजा पर हस्ताक्षर पहले ही हो चुके हैं

विश्व ऊर्जा 2018 की बीपी सांख्यिकीय समीक्षा की नवीनतम रिपोर्ट के अनुसार, दुनिया के साबित तेल भंडार की मात्रा 1.696 बिलियन बैरल है, जो खपत के वर्तमान स्तर को बनाए रखते हुए पचास वर्षों तक चलेगी। तेल का अस्पष्टीकृत भंडार, संभवतः, हमें हाइड्रोकार्बन ऊर्जा का आधा शताब्दी देगा, लेकिन इसके उत्पादन की लागत ऐसी हो सकती है कि ऊर्जा के अन्य स्रोतों की तुलना में तेल बस लाभहीन हो जाता है। जब सुविधाजनक उत्पादन के साथ जमा कम हो जाते हैं, तो कच्चे माल की कीमत अपने आप बढ़ जाएगी: यदि अब रूस में एक बैरल के उत्पादन की लागत कुछ 2-3 डॉलर (वैकल्पिक अनुमान, 18 डॉलर के अनुसार) होने का अनुमान है, तो शेल तेल के लिए यह केवल 30-50 डॉलर है। और मानव जाति के आगे अपतटीय और आर्कटिक तेल के उत्पादन पर स्विच करने की एक वास्तविक संभावना है, जिसकी कीमत भी अधिक होगी।

XX सदी के 70 के दशक में बिजली के परिवहन में रुचि का उछाल राजनीतिक संकट के कारण तेल की कीमतों में एक स्पस्मोडिक वृद्धि की पृष्ठभूमि के खिलाफ पैदा हुआ - कच्चे माल की कोई कमी नहीं थी, लेकिन गैसोलीन कारों और तेल ऊर्जा को एक लक्जरी में तुरंत कीमतों में चार गुना वृद्धि एक लक्जरी थी।

और अधिक विवादास्पद बाधाएं गैसोलीन कारों के रास्ते में खड़ी थीं - शहरों और देशों में पर्यावरण की देखभाल करना जहां कार निकास एक समस्या बन गई है। उदाहरण के लिए, उदाहरण के लिए, जर्मनी ने 2030 के बाद से आंतरिक दहन इंजन वाली कारों के उत्पादन पर प्रतिबंध लगाने का प्रस्ताव अपनाया। फ्रांस और यूके 2040 तक हाइड्रोकार्बन ईंधन छोड़ने का वादा करते हैं। नीदरलैंड - 2030 तक। नॉर्वे - 2025 तक। यहां तक ​​कि भारत और चीन 2030 से डीजल और गैसोलीन कारों की बिक्री पर प्रतिबंध लगाने की उम्मीद करते हैं। पेरिस, मैड्रिड, एथेंस और मैक्सिको 2025 से डीजल कारों के उपयोग पर प्रतिबंध लगा देंगे।

ICE में हाइड्रोजन का दहन

एक पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन में हाइड्रोजन का जलना गैस का उपयोग करने का सबसे सरल और तर्कसंगत तरीका है, क्योंकि हाइड्रोजन आसानी से प्रज्वलित होता है और बिना ट्रेस के जलता है। हालांकि, गैसोलीन और हाइड्रोजन के गुणों में अंतर के कारण, आईसीई को एक नए प्रकार के ईंधन में स्थानांतरित करना इतना आसान नहीं था। इंजन के दीर्घकालिक संचालन के साथ कठिनाइयाँ उत्पन्न हुई: हाइड्रोजन वाल्व, पिस्टन समूह और तेल की अधिकता के कारण, दहन की गर्मी के कारण जो गैसोलीन की तुलना में तीन गुना अधिक थी (141 एमजे / किग्रा बनाम 44 एमजे / किग्रा)। हाइड्रोजन ने कम इंजन गति पर अच्छा प्रदर्शन किया, लेकिन बढ़ते लोड के साथ विस्फोट हुआ। समस्या का एक संभावित समाधान गैसोलीन-हाइड्रोजन मिश्रण के साथ हाइड्रोजन का प्रतिस्थापन था, गैस एकाग्रता जिसमें गतिशील रूप से इंजन की बढ़ती गति के साथ कमी आई।


E65 बॉडी में ड्यूल-फ्यूल बीएमडब्ल्यू हाइड्रोजन 7 पेट्रोल की बजाय ICE में हाइड्रोजन को जलाता है
स्रोत: सची महान / फ़्लिकर

कुछ उत्पादन कारों में से एक जहां हाइड्रोजन को आंतरिक दहन इंजन में जलाया गया था जैसे कि अन्य ईंधन बीएमडब्ल्यू हाइड्रोजन 7 था, जो 2006-2008 में केवल 100 प्रतियों में निकला था। संशोधित छह-लीटर ICE V12 गैसोलीन या हाइड्रोजन पर काम करता है, ईंधन के बीच स्विच करना स्वचालित था।

वाल्व ओवरहीटिंग की समस्या के सफल समाधान के बावजूद, इस परियोजना ने अभी भी इसे समाप्त कर दिया है। 260 लीटर से - सबसे पहले, हाइड्रोजन जलते समय, इंजन की शक्ति लगभग 20% गिर गई। एक। 228 लीटर तक गैसोलीन एक। दूसरे, 8 किलो हाइड्रोजन केवल 200 किमी की दौड़ के लिए पर्याप्त था, जो डीजल तत्वों के मामले में कई गुना कम है। तीसरा, हाइड्रोजन 7 बहुत जल्दी दिखाई दिया - जब "हरी" कारें अभी तक इतनी प्रासंगिक नहीं थीं। चौथा, लगातार अफवाहें थीं कि अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी ने हाइड्रोजन 7 को हानिकारक निकास के बिना एक कार को कॉल करने की अनुमति नहीं दी - आंतरिक दहन इंजन की विशिष्ट विशेषताओं के कारण, इंजन तेल के कण दहन कक्ष में गिर गए और वहां हाइड्रोजन के साथ प्रज्वलित किया गया।

माज़दा आरएक्स -8 हाइड्रोजन आरई वह मामला है जब हाइड्रोजन ने एक रोटरी इंजन की पूरी गतिशीलता को बर्बाद कर दिया। स्रोत: मज़्दा

इससे पहले, 2003 में, दोहरे ईंधन वाले माजदा आरएक्स -8 हाइड्रोजन आरई को पेश किया गया था, जो केवल 2007 तक ग्राहकों तक पहुंच गया था। पौराणिक रोटरी आरएक्स -8 की शक्ति से हाइड्रोजन पर स्विच करते समय, कोई निशान नहीं बचा था - बिजली 206 से 107 लीटर तक गिर गई। सेकंड। और अधिकतम गति 170 किमी / घंटा तक है।

बीएमडब्लू हाइड्रोजन 7 और माज़दा आरएक्स -8 हाइड्रोजन आरई, हाइड्रोजन आईसीई का हंस गीत था: जब तक ये कारें आ गईं, तब तक यह स्पष्ट हो गया था कि बस जलाने की तुलना में लंबे समय से ज्ञात ईंधन कोशिकाओं में हाइड्रोजन का उपयोग करना अधिक कुशल था।

कारों में ईंधन सेल

हाइड्रोजन ईंधन सेल वाहन बनाने का पहला सफल प्रयोग हैरी कार्ल ट्रैक्टर है, जिसे 1959 में बनाया गया था। सच है, ईंधन इंजन के साथ डीजल इंजन को बदलने से ट्रैक्टर की शक्ति 20 लीटर तक कम हो गई। एक।

पिछली आधी सदी में, टुकड़ों में हाइड्रोजन परिवहन का उत्पादन किया गया है। उदाहरण के लिए, 2001 में, जेनरेशन II बस यूएसए में दिखाई दी, जिसके लिए हाइड्रोजन का उत्पादन मेथनॉल से किया गया था। ईंधन कोशिकाओं ने 100 किलोवाट तक बिजली बनाई, यानी लगभग 136 लीटर। एक। उसी वर्ष, रूसी VAZ ने हाइड्रोजन तत्वों पर Niva पेश किया, जिसे एंटेल -1 नाम से जाना जाता है। इलेक्ट्रिक मोटर ने 25 kW (34 hp) तक की शक्ति दी, कार को अधिकतम 85 किमी / घंटा तक गति दी और एक गैस स्टेशन पर 200 किमी तक काम किया। उत्पादित एकमात्र कार "पहियों पर प्रयोगशाला" थी।


एक रूसी हाइड्रोजन ईंधन सेल कार - उस समय, प्रौद्योगिकी डिजाइन से परे चली गई थी। स्रोत: AvtoVAZ

2013 में, टोयोटा ने मिराई हाइड्रोजन ईंधन सेल मॉडल की शुरुआत के साथ मोटर वाहन की दुनिया को हिला दिया। स्थिति की विशिष्टता यह थी कि टोयोटा मिराई एक अवधारणा कार नहीं थी, लेकिन बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए तैयार एक कार थी, जिसकी बिक्री एक साल बाद शुरू हुई। बैटरी चालित इलेक्ट्रिक वाहनों के विपरीत, मिराई ने खुद के लिए बिजली उत्पन्न की।


टोयोटा मिराई। स्रोत: टोयोटा

मिराई फ्रंट-व्हील ड्राइव इलेक्ट्रिक मोटर में अधिकतम 154 लीटर की शक्ति है। के साथ। यह एक आधुनिक इलेक्ट्रिक कार के लिए थोड़ा है, लेकिन अतीत की हाइड्रोजन कारों की तुलना में खराब नहीं है। 5 किलो हाइड्रोजन की सैद्धांतिक सीमा 500 किमी है, वास्तविक - लगभग 350 किमी। पासपोर्ट के अनुसार टेस्ला मॉडल एस 540 किमी को कवर कर सकता है। एक पूर्ण हाइड्रोजन टैंक को फिर से ईंधन भरने में केवल 3 मिनट लगते हैं, और टेस्ला सुपरचार्जर स्टेशनों पर 75 मिनट में एक टेस्ला बैटरी 100% तक चार्ज होती है और एक नियमित 220 वी आउटलेट से 30 घंटे तक।

मिराई की 370 हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं से प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में बदल दिया जाता है, और वोल्टेज बढ़कर 650 V हो जाता है। कार की अधिकतम गति 175 किमी / घंटा तक पहुंच जाती है - हाइड्रोकार्बन ईंधन की तुलना में थोड़ा, लेकिन रोजमर्रा की ड्राइविंग के लिए पर्याप्त। ऊर्जा भंडारण के लिए, एक 21 kWh निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी का उपयोग किया जाता है, जिसमें अतिरिक्त ईंधन कोशिकाओं और पुनर्योजी ब्रेकिंग ऊर्जा प्रसारित की जाती है। जापानी वास्तविकताओं को देखते हुए, जिसमें बस्तियां किसी भी समय भूकंप से प्रभावित हो सकती हैं, 2016 मॉडल वर्ष के मिराई ट्रंक में एक CHAdeMO कनेक्टर है, जिसके माध्यम से आप एक छोटे से निजी घर में बिजली की आपूर्ति को व्यवस्थित कर सकते हैं, जो कार को 150 kWh की अधिकतम क्षमता के साथ पहियों पर जनरेटर बनाता है। ।

वैसे, कुछ ही वर्षों में टोयोटा जनरेटर के द्रव्यमान को काफी कम करने में कामयाब रही: यदि शताब्दी में शुरुआत की शुरुआत में इसका वजन 108 किलोग्राम था और 122 लीटर का उत्पादन किया। सेकंड।, तो मिराई में ईंधन सेल कॉम्पैक्ट (37 लीटर) से दोगुना है और वजन 56 किलोग्राम है। इस 87 किलोग्राम ईंधन टैंक को जोड़ना उचित होगा।

तुलना के लिए, लोकप्रिय आधुनिक वोक्सवैगन 1.4 टीएसआई टर्बो इंजन 140-160 एचपी की शक्ति के साथ मिराई के समान है। यह एल्यूमीनियम निर्माण के कारण "हल्केपन" के लिए प्रसिद्ध है - टैंक में इसका वजन 106 किलोग्राम और 38-45 किलोग्राम गैसोलीन है। वैसे, Tesla Model S की बैटरी का वजन 540 किलोग्राम है!

4 किमी की दौड़ के लिए, मिराई केवल 240 मिलीलीटर डिस्टिल्ड का उत्पादन करती है, पानी पीने के लिए अपेक्षाकृत सुरक्षित - उत्साही, जिन्होंने मिराई के "निकास" की कोशिश की है, ने केवल प्लास्टिक के मामूली स्वाद की सूचना दी।

मिराई से निकाला गया पीने का पानी सुरक्षित है, हालांकि पहली नजर में यह चौंकाने वाला है

टोयोटा मिराई ने 60 और 62 लीटर में हाइड्रोजन के लिए दो टैंक लगाए, जिसमें 700 वायुमंडल के दबाव में कुल 5 किलोग्राम हाइड्रोजन था। टोयोटा 18 वर्षों से अपने दम पर हाइड्रोजन टैंक का विकास और उत्पादन कर रही है। मिराई टैंक कार्बन फाइबर और फाइबर ग्लास के साथ प्लास्टिक की कई परतों से बना है। इस तरह की सामग्रियों के उपयोग ने सबसे पहले, भंडारण के प्रतिरोध को विरूपण और पैठ तक बढ़ा दिया, और दूसरी बात, धातु हाइड्रोजन पिकअप की समस्या को हल किया, जिसके कारण स्टील टैंक ने अपने गुणों, लचीलेपन को खो दिया और माइक्रोक्रैक के साथ कवर किया गया।

टोयोटा मिराई का निर्माण। एक इलेक्ट्रिक मोटर सामने की तरफ स्थित है, ईंधन सेल चालक की सीट के नीचे छिपा हुआ है, और टैंक और पीछे की पंक्ति में और ट्रंक में एक बैटरी स्थापित है। स्रोत: टोयोटा

क्या संभावनाएं हैं?

ब्लूमबर्ग के अनुमान के मुताबिक , 2040 तक, कारें 13 मिलियन बैरल प्रति दिन के बजाय 1,900 टेरावाट घंटे की खपत करेंगी, यानी 2015 की 8% बिजली की मांग। 8% कुछ भी नहीं है, यह देखते हुए कि अब दुनिया का 70% तेल परिवहन के लिए ईंधन उत्पादन पर खर्च किया जाता है।

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के मामले में बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बाजार की संभावनाएं बहुत अधिक स्पष्ट और प्रभावशाली हैं। 2017 में, इलेक्ट्रिक कार बाजार $ 17.4 बिलियन था, जबकि हाइड्रोजन ऑटोमोबाइल बाजार का मूल्य $ 2 बिलियन था। इस अंतर के बावजूद, निवेशक हाइड्रोजन ऊर्जा में रुचि रखते हैं और नए विकास को वित्तपोषित करते हैं।

इसका एक उदाहरण 2017 में बनाई गई हाइड्रोजन परिषद है, जिसमें ऑडी, बीएमडब्ल्यू, होंडा, टोयोटा, डेमलर, जीएम, हुंडई जैसी 39 बड़ी कंपनियां शामिल हैं। इसका लक्ष्य नई हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों का अनुसंधान और विकास और हमारे जीवन में उनके बाद का कार्यान्वयन है।