Motori na vodik: kako rade i zašto su ključni za budućnost

Motori na vodik i dalje su jedna od najperspektivnijih opklada za budućnost održive automobilske industrije. Uprkos nekim tehničkim i logističkim izazovima, ova tehnologija je izazvala sve veće interesovanje velikih brendova kao što su Toyota, BMW, Mazda, Hyundai i Ford, koji su već uložili značajna sredstva u razvoj ovih sistema. Trenutno razlikujemo dva glavna tipa motora na vodik u industriji: vodonični motori sa unutrašnjim sagorevanjem i motori na gorive ćelije.

U ovom ćemo članku objasniti rad motora na vodonik, njihove glavne karakteristike, prednosti i nedostatke svakog od sistema i kako oni mogu uticati na budućnost transporta.

Kako radi motor sa sagorevanjem vodonika?

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem na vodik radi veoma slično tradicionalnom benzinskom ili dizel motoru sa sagorevanjem, ali sa jednom značajnom razlikom: koristi vodonik kao gorivo umesto naftnih derivata. U ovom slučaju, vodonik se miješa sa kisikom unutar komore za sagorijevanje i zapaljuje se iskrom, potpuno isto kao kod konvencionalnog motora. Ovaj proces oslobađa energiju koja pokreće klipove i stvara mehaničko kretanje.

Jedna od glavnih prednosti ovog tipa motora je da, umjesto da proizvodi ugljični dioksid (CO2), ispušta vodena para kao nusproizvod. Međutim, zbog visokih temperatura postignutih tokom sagorijevanja, stvaraju se dušikovi oksidi (NOx) koji i dalje zagađuju. Da bi se ublažio ovaj problem, neka rješenja uključuju ubrizgavanje vode u usisni sistem, tehniku ​​za koju se pokazalo da značajno smanjuje stvaranje NOx.

Međutim, motori sa sagorijevanjem na vodik također se suočavaju s izazovima gustina energije vodonika, što je niže nego kod drugih tečnih goriva. To znači da je potrebna veća količina vodonika da bi se obavio isti posao kao i benzinski motor. Iako mogu raditi s alternativnim gorivima kao što su CNG ili LPG, skladištenje ostaje prepreka, budući da se vodonik mora skladištiti pod vrlo visokim pritiscima, uglavnom 700 bara, što uključuje upotrebu vrlo skupih specijalizovanih rezervoara.

Primjeri vodoničnih motora

Značajan primjer motora na vodik je motor bmw 750hl, koje je bilo jedno od prvih vozila koje je koristilo tečni vodonik kao gorivo. Ovaj model je zahtijevao izuzetno niske temperature (-253ºC) za efikasno skladištenje vodonika u specijalnim rezervoarima. Iako je nadmašen novim dizajnom, predstavljao je prekretnicu u razvoju ove tehnologije.

Drugi slučaj je motor vodonik vodolija, koju je razvila izraelska kompanija. Ovaj motor se ističe po tome što ne zahtijeva ulje za podmazivanje, što pojednostavljuje njegovo održavanje. Nadalje, njegov inovativni sistem minimizira emisije NOx, a zbog svoje lakoće i niske cijene, predstavljen je kao održiva opcija i za vozila i za generatore energije.

Kako radi motor na vodonik na gorive ćelije

Za razliku od motora sa unutrašnjim sagorevanjem, motori sa unutrašnjim sagorevanjem gorivna ćelija Oni pretvaraju vodonik u električnu energiju putem elektrohemijskog procesa koji se naziva reverzna elektroliza. Kada se vodonik uskladišten u rezervoarima kombinuje sa kiseonikom u gorivoj ćeliji, stvara se električna energija koja pokreće električni motor, dok je jedini nusproizvod čista voda.

Ovaj proces je mnogo efikasniji od sagorevanja vodonika i, što je najvažnije, ne emituje zagađivače. Međutim, visoka cijena proizvodnje gorivnih ćelija ključna je prepreka. Trenutno se platina koristi kao katalizator u procesu, ali neki istraživači traže pristupačnije alternative, poput ferolegura, kako bi smanjili troškove.

Sjajan primjer tehnologije gorivnih ćelija je Toyota mirai, koji je privukao pažnju svojim performansama i sposobnošću da putuje do 650 km na punjenju vodika. Ova vrsta tehnologije je idealna za vozila koja putuju na velike udaljenosti, kao što su kamioni ili autobusi, zbog veće autonomije koju nude u odnosu na konvencionalne električne automobile.

Prednosti i mane hidrogen motora

Motori na vodik, i sa sagorijevanjem i sa gorivnim ćelijama, nude niz prednosti y izazovi, koji se mora izvagati prije širokog usvajanja:

• Ventajas:
• Vrijeme punjenja vodonikom znatno je kraće (manje od 5 minuta) u odnosu na punjenje električnih baterija.
• Emisije su mnogo niže ili nule, ovisno o korištenom sistemu.
• Vodonik je najzastupljeniji element u svemiru, što ga čini dugoročno održivom opcijom.
• Vozila na vodik mogu da pročiste vazduh u kome kruže, kao što je Hyundai Nexo, što doprinosi poboljšanju urbane životne sredine.

• Nedostaci:
• Troškovi proizvodnje gorivnih ćelija i infrastrukture za skladištenje vodonika ostaju visoki.
• Infrastruktura za punjenje vodonikom je ograničena, sa nekoliko stanica u većini zemalja.
• Proces proizvodnje vodonika nije uvijek čist, posebno ako je dobiven iz neobnovljivih izvora.

Autonomija i sigurnost u vozilima na vodik

Vozila na vodik se ističu po svom autonomija, dostižući brojke uporedive s onima na benzinskim automobilima. Modeli poput Hyundai nexo Nude do 666 km autonomije, dok Toyota Mirai prelazi 650 km. To čini vozila na vodik visoko konkurentnim u pogledu mobilnosti na velike udaljenosti.

Što se tiče sigurnost, rezervoari vodonika su dizajnirani da izdrže veoma visoke pritiske, pa čak i metke, kao što Toyota uverava u svom modelu Mirai. Infrastruktura i sigurnosni standardi za vozila na vodik napredovali su posljednjih godina, što je rezultiralo vozilima koja su bezbedna kao i njihovi ekvivalenti na benzin ili dizel.

Budućnost vodonika u automobilskoj industriji nastavlja da se razvija. Sa napretkom tehnologije sa unutrašnjim sagorevanjem i gorivim ćelijama, zajedno sa razvojem efikasnije infrastrukture, verovatno ćemo videti povećanje usvajanja vozila na vodonik.