हाइड्रोजन वाहन (ईंधन सेल) का संचालन

 

इलेक्ट्रिक वाहनों के संचालन के लिए एक अन्य विकल्प, हाइड्रोजन समाधान, का अध्ययन जर्मन और जापानियों द्वारा लंबे समय से किया जा रहा है। यूरोप, जिसे टेस्ला अस्थिर मानता है, फिर भी इस तकनीक पर एक पैकेज लगाने का फैसला करता है (वैश्विक स्तर पर, और कारों के प्रणोदन के एकमात्र उद्देश्य के लिए नहीं)। तो आइए देखें कि हाइड्रोजन कार कैसे काम करती है, जो कि एक इलेक्ट्रिक कार का ही एक प्रकार है।

यह भी देखें:

• क्या हाइड्रोजन कार व्यवहार्य है?
• ईंधन सेल के क्या फायदे और नुकसान हैं?

कई प्रकार की हाइड्रोजन कारें

जबकि वर्तमान तकनीक उन कारों के लिए है जो इलेक्ट्रिक मोटरों को बिजली देने के लिए ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करती हैं, हाइड्रोजन का उपयोग पारस्परिक दहन वाहनों में भी किया जा सकता है। यह वास्तव में एक ऐसी गैस है जिसका उपयोग उसी तरह किया जा सकता है जैसे हमारे वाहनों में पहले से ही उपयोग की जाने वाली एलपीजी और सीएनजी। हालाँकि, इस विचार को छोड़ दिया गया, पिस्टन इंजन वास्तव में समय के अनुरूप है ...

यहाँ हाइड्रोजन द्वारा संचालित टोयोटा मिराई है। यह संयुक्त राज्य अमेरिका में बेचा जाता है, यह फ्रांस में उपलब्ध नहीं है, क्योंकि वहां कोई हाइड्रोजन वितरण बिंदु नहीं है ... विद्युत टर्मिनलों के साथ देर होने के कारण, हम पहले से ही हाइड्रोजन में पिछड़ रहे हैं!

आपरेशन का सिद्धांत

यदि हमें इस प्रणाली को एक वाक्य में संक्षेप में प्रस्तुत करना हो, तो मैं यही कहूंगाэто बिजली की मोटर जो साथ चलता है carburant गैर - प्रदूषणकारी (प्रचालन में, उत्पादन में नहीं)। बैटरी को प्लग और इसलिए बिजली से चार्ज करने के बजाय, हम इसे तरल से भर देते हैं। इसीलिए हम ईंधन सेल प्रणाली कहते हैं (यह है)।

संचय करें

जो ईंधन के साथ काम करता है

ग्रहण किया हुआ

et

टैंक से गायब हो जाता है

). वास्तव में, इलेक्ट्रिक मोटर में एकमात्र अंतर ऊर्जा का भंडारण है, यहां रासायनिक रूप के बजाय तरल रूप में होता है।

इसलिए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि लिथियम या यहां तक ​​कि लीड बैटरी के विपरीत, बैटरी डिस्चार्ज हो जाती है (वे कैसे काम करती हैं यह देखने के लिए लिंक देखें)।

नक्शे को संसाधित करें

हाइड्रोजन = संकर?

लगभग... दरअसल, उनके पास व्यवस्थित रूप से एक अतिरिक्त लिथियम बैटरी है, जिसकी उपयोगिता मैं नीचे बताऊंगा। इसलिए, केवल हाइड्रोजन पर, केवल पारंपरिक बैटरी का उपयोग करके, या एक ही समय में दोनों का उपयोग करके काम करना संभव है।

अवयव

हाइड्रोजन टैंक

हमारे पास एक टैंक है जो 5 से 10 किलोग्राम हाइड्रोजन संग्रहीत कर सकता है, यह जानते हुए कि प्रत्येक किलोग्राम में 33.3 kWh ऊर्जा होती है (इलेक्ट्रिक वाहनों की तुलना में, जिनमें 35 से 100 kWh होती है)। टैंक में 350 से 700 बार तक आंतरिक दबाव झेलने की विशेष तकनीक और ताकत है।

ईंधन सेल

ईंधन सेल पारंपरिक लिथियम बैटरी की तरह ही कार की इलेक्ट्रिक मोटर को शक्ति प्रदान करेगा। हालाँकि, उसे टैंक से ईंधन, अर्थात् हाइड्रोजन की आवश्यकता है। यह बहुत महंगे प्लैटिनम से बना है, लेकिन सबसे आधुनिक संशोधनों में इसे हटा दिया गया है।

बफ़र बैटरी

यह अनिवार्य नहीं है, लेकिन यह हाइड्रोजन वाहनों के लिए मानक है। वास्तव में, यह एक बैकअप बैटरी, एक पावर बूस्टर (ईंधन सेल के साथ समानांतर में संचालित किया जा सकता है) के रूप में कार्य करता है, लेकिन साथ ही और सबसे ऊपर, यह मंदी और ब्रेकिंग के दौरान गतिज ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करने का कार्य करता है।

बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स

मेरे शीर्ष आरेख में नहीं दिखाया गया है, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स विभिन्न वाहन घटकों के माध्यम से बहने वाली विभिन्न धाराओं को नियंत्रित, बाधित और सुधार (एसी और डीसी के बीच परिवर्तित) करता है।

रविटेलमेंट

ईंधन सेल संचालन: उत्प्रेरण

लक्ष्य हाइड्रोजन से इलेक्ट्रॉन (बिजली) निकालकर उन्हें इलेक्ट्रिक मोटर में भेजना है। यह सब एक नियंत्रित विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा किया जाता है जो एक तरफ (इंजन की ओर) इलेक्ट्रॉनों को और दूसरी तरफ (ईंधन सेल में) प्रोटॉन को अलग करता है। पूरी बैठक कैथोड पर समाप्त होती है, जहां प्रतिक्रिया समाप्त होती है: अंतिम "मिश्रण" पानी देता है, जिसे सिस्टम (निकास) से बाहर पंप किया जाता है।

यहां उत्प्रेरण का एक आरेख है, जिसमें हाइड्रोजन से बिजली निकालना (इलेक्ट्रोलिसिस के विपरीत) शामिल है।

यहां हम ईंधन सेल की कार्यप्रणाली, अर्थात् उत्प्रेरण की घटना को देखते हैं।

हाइड्रोजन H2 (यानी दो हाइड्रोजन H परमाणु एक साथ चिपके हुए: डाइहाइड्रोजन) बाएं से दाएं जाते हैं। जैसे-जैसे यह एनोड के पास पहुंचता है, यह अपना नाभिक (प्रोटॉन) खो देता है, जिसे नीचे खींच लिया जाएगा (ऑक्सीकरण की घटना के कारण)। इसके बाद इलेक्ट्रॉन विद्युत मोटर का उपयोग करने के लिए दाईं ओर जाते रहेंगे।

बदले में, हम कैथोड पक्ष पर O2 (कंप्रेसर के कारण हवा से ऑक्सीजन) इंजेक्ट करके सब कुछ फिर से इकट्ठा करते हैं, जो स्वाभाविक रूप से एक पानी के अणु के गठन की अनुमति देगा (जो सभी तत्वों को एक पूरे में उत्प्रेरित करेगा)। अणु, जो Hs और Os का संयोजन है)।

रासायनिक/भौतिक प्रतिक्रियाओं का सारांश

एनोड : एनोड पर, हाइड्रोजन परमाणु को आधे में "काटा" जाता है (H2 = 2e- + 2H+). नाभिक (H+ आयन) कैथोड की ओर उतरता है जबकि इलेक्ट्रॉन (e-) इलेक्ट्रोलाइट (एनोड और कैथोड के बीच का स्थान) से गुजरने में असमर्थता के कारण अपने रास्ते पर चलते रहते हैं।

कैथोड: कैथोड पर, हम विपरीत (विभिन्न तरीकों से) एच + आयन और ई-इलेक्ट्रॉन देखते हैं। फिर इन सभी तत्वों को इकट्ठा करने के लिए ऑक्सीजन परमाणुओं को पेश करना पर्याप्त है, जिसके बाद पानी के अणु का निर्माण होता है, जिसमें दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। या तो सूत्र: 2e- + 2H+ + O2 = H2O

फसल काटना?

यदि हम केवल कार पर ही विचार करते हैं, अर्थात् पहियों के अंत तक टैंक की दक्षता (सामग्री परिवर्तन / यांत्रिक सुदृढीकरण), हम यहां 50% से थोड़ा नीचे हैं। दरअसल, बैटरी की दक्षता लगभग 50% और इलेक्ट्रिक मोटर - लगभग 90% है। इसलिए, हमारे पास पहले 50% फ़िल्टरिंग है, और फिर 10%।

यदि हम हाइड्रोजन का उत्पादन करने या यहां तक ​​कि बिजली (लिथियम के मामले में) वितरित करने से पहले ऊर्जा उत्पन्न करने वाले बिजली संयंत्र की दक्षता को ध्यान में रखते हैं, तो हमारे पास हाइड्रोजन के लिए 25% और बिजली के लिए 70% (लगभग औसत, जाहिर है) है।

उपज के बारे में यहां और पढ़ें।

हाइड्रोजन कार और लिथियम बैटरी इलेक्ट्रिक कार के बीच अंतर?

कारें बिल्कुल वैसी ही हैं, सिवाय उनके "ऊर्जा टैंक" के। इसलिए, ये इलेक्ट्रिक वाहन हैं जो रोटर-स्टेटर मोटर्स (प्रेरण, स्थायी चुंबक, या यहां तक ​​कि अनिच्छा) का उपयोग करते हैं।

यदि लिथियम बैटरी भी अपने अंदर एक रासायनिक प्रतिक्रिया (एक प्रतिक्रिया जो स्वाभाविक रूप से बिजली उत्पन्न करती है: अधिक सटीक रूप से, इलेक्ट्रॉन) के कारण काम करती है, तो इससे कुछ भी नहीं निकलता है, केवल एक आंतरिक परिवर्तन होता है। अपनी मूल स्थिति (रिचार्जिंग) पर लौटने के लिए, करंट पास करना (सेक्टर से कनेक्ट करना) पर्याप्त है और रासायनिक प्रतिक्रिया विपरीत दिशा में फिर से शुरू हो जाएगी। समस्या यह है कि सुपरचार्जर के साथ भी इसमें समय लगता है।

हाइड्रोजन इंजन के लिए, जो एक क्लासिक इलेक्ट्रिक मोटर है जो ईंधन सेल (यानी हाइड्रोजन) द्वारा संचालित होती है, बैटरी रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान हाइड्रोजन की खपत करती है। इसे निकास के माध्यम से खाली किया जाता है, जो जल वाष्प (रासायनिक प्रतिक्रिया का परिणाम) को हटा देता है।

इसलिए, तार्किक दृष्टिकोण से, हम किसी भी इलेक्ट्रिक कार को हाइड्रोजन कार में अनुकूलित कर सकते हैं, यह लिथियम बैटरी को ईंधन सेल से बदलने के लिए पर्याप्त है। तो, आपकी समझ में, "हाइड्रोजन इंजन" को मुख्य रूप से एक इलेक्ट्रिक मोटर के रूप में माना जाना चाहिए (देखें कि यह यहां कैसे काम करता है)। यह आवश्यक रूप से उससे संपर्क नहीं कर रहा है क्योंकि वह एक इकाई के रूप में ईंधन भर रहा है।

इस गोली के हृदय में रासायनिक प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है गर्मीसे बिजली (इलेक्ट्रिक मोटर के लिए हमें क्या चाहिए) और पानी.

हर जगह क्यों नहीं?

हाइड्रोजन की मुख्य तकनीकी समस्या भंडारण सुरक्षा है। वास्तव में, एलपीजी की तरह, यह ईंधन खतरनाक है क्योंकि हवा के संपर्क में आने पर यह अत्यधिक ज्वलनशील हो जाता है (और इतना ही नहीं)। इस प्रकार, समस्या न केवल कार में ईंधन भरना है, बल्कि किसी भी दुर्घटना का सामना करने के लिए पर्याप्त मजबूत टैंक होना भी है। बेशक, अतिरिक्त लागत भी एक बड़ी बाधा है, और यह लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में कम व्यवहार्य लगती है, जिसकी लागत में नाटकीय रूप से गिरावट आ रही है।

अंत में, दुनिया में उत्पादन और वितरण नेटवर्क बहुत खराब रूप से विकसित है, और सरकारें नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन करना चाहती हैं (कई विशेषज्ञ एक यूटोपियन योजना के बारे में बात करते हैं जिसे हमारी "अचानक" वास्तविकता में महसूस नहीं किया जा सकता है)।

अंततः, इस बात की अधिक संभावना है कि हाइड्रोजन के बजाय पारंपरिक बिजली भविष्य का चुना हुआ समाधान होगी, जिसका उपयोग व्यक्तिगत गतिशीलता से परे कई अनुप्रयोगों के लिए किया जाएगा।

सभी टिप्पणियां और प्रतिक्रियाएं

चरम टिप्पणी पोस्ट की गई:

बर्नार्ड (दिनांक: 2021, 09:23:14)

Привет,

इन सशक्त और दिलचस्प विचारों के लिए धन्यवाद. मैं अपने पुराने दिमाग में एक नए जुगनू के साथ साइट छोड़ दूँगा।

व्यक्तिगत रूप से, मुझे आश्चर्य है कि, परमाणु पनडुब्बियों के बारे में मैं जो जानता हूं, उसके अलावा, किसी ने भी सड़क के लिए दोषरहित इंजन विकसित नहीं किया है। यह वास्तव में वही था जिसे फिलिप्स ने 1971 में ब्रुसेल्स मोटर शो में 200 एचपी के साथ पेश किया था। दो पिस्टन पर.

फिलिप्स ने अपना काम 1937-1938 में शुरू किया और 1948 में इसे फिर से शुरू किया।

1971 में उन्होंने प्रति पिस्टन कई सौ अश्वशक्ति का दावा किया। मैं तब से कुछ भी नहीं ढूंढ पाया... बेशक, गुप्त रक्षा।

गैस टरबाइन इंजन के बारे में क्या?

आपकी लालटेनें मेरी सोच की चक्की में थोड़ा पानी डाल सकती हैं।

आपके ज्ञान और प्रचार के लिए धन्यवाद.

मैं मैं। 1 इस टिप्पणी पर प्रतिक्रिया (ओं)

• व्यवस्थापक स्थल प्रशासक (2021-09-27 11:40:25): यह पढ़ने में बहुत मजेदार है, धन्यवाद।

  मैं शायद लागत, आकार, जटिल रखरखाव, औसत दक्षता के कारण इस प्रकार के इंजन के बारे में पर्याप्त जानकारी नहीं रखता हूँ?

  बिना यह भूले कि ऐसा समाधान होना आवश्यक है जो गैस को गर्म करने की अनुमति दे, और इसलिए सामान्य सार्वजनिक कार पर इसका अनुप्रयोग संभावित रूप से खतरनाक है (और यह समय के साथ स्थिर रहेगा)।

  संक्षेप में, मुझे संदेह है कि आप अधिक सटीक और आश्वस्त उत्तर की आशा कर रहे थे... क्षमा करें।

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