Авто на водородном топливе – фантастика?

Содержание статьи:

Принцип работы
Безопасность автомобиля на водородном топливе
Японский автомобиль на водородном топливе
Трудности в развитии водородного автомобиля

В США ежедневное производство баррелей нефти достигает 8 миллионов единиц, а спрос на это сырьё в два раза выше. С каждым последующим годом количество новых потенциальных месторождений нефти будет постоянно уменьшаться, что может привести к истощению этого ресурса в мировом масштабе. Поэтому производители автомобилей ищут альтернативные решения. Такие возможности предоставляет водород – самый лёгкий и самый распространённый химический элемент на планете, который можно использовать в качестве автомобильного топлива.

Водород – самый лёгкий и самый распространённый химический элемент на Земле.

Принцип работы

Автомобили на водороде приводятся в движение благодаря низкотемпературным топливным элементам, которые под воздействием водорода и кислорода вырабатывают энергию. Единственным продуктом сгорания является водяной пар. Весь процесс выглядит следующим образом:

водород подаётся из бака в камеру вместе с воздухом из турбокомпрессора;
создаётся постоянный ток, который движется к тяговому преобразователю;
тяговый преобразователь преобразует постоянный ток в переменный;
сгенерированный переменный ток поступает на асинхронный двигатель;
ток от двигателя приводит в движение колёса автомобиля.

Бак водородного автомобиля должен быть изготовлен особым образом. Из-за того, что молекулы водорода намного легче воздуха, они сразу же начинают улетучиваться, поэтому существует риск того, что топливо быстро испарится. Хранение водорода является одной из основных трудностей, с которой столкнулись создатели современных автомобилей. Однако было найдено идеальное решение, которое не только блокировало водород, но и позволило создать бак с малой массой и очень высокой устойчивостью к повреждениям. Водородный бак состоит из двух слоёв: внутреннего (из алюминия или стали) и внешнего (из композитного материала).

Безопасность автомобиля на водородном топливе

Насколько безопасны автомобили, работающие на водороде? Они не производят вредных выхлопных газов. Единственным побочным продуктом всего процесса является большое количество водяного пара, который можно удалить, к примеру, нажатием одной кнопки, как в Toyota Mirai.

Молекулы водорода легко воспламеняются. Может показаться, что хранить в автомобиле бак, заполненный водородом, довольно рискованно. На самом деле, водородные баки намного безопаснее стандартных топливных или газовых. Водородные баки спроектированы таким образом, чтобы выдерживать до 225% нормального давления. Однако, когда водород выходит из резервуара, он сразу же уходит в атмосферу. Это было доказано экспериментом, проведённым доктором Майклом Суэйном из Университета Майами.

Во время испытания водород вытекал через горловину бака. Он горел в течение 1,5 минут, не соприкасаясь с кузовом автомобиля, и разогрел заднее стекло до 47 °C, а заднюю полку – лишь до 19 °C. В конце водород просто улетучился. Для сравнения: была пробита и горловина топливного бака в автомобиле с бензиновым двигателем. Уже через 2 минуты и 20 секунд огонь загорелся в салоне, пока машина, наконец, не сгорела полностью.

Японский автомобиль на водородном топливе

В течение многих лет Toyota искала альтернативные решения, которые сделают автомобили безопасными как для людей, так и для окружающей среды. Результатом этих работ стали не только гибридные машины, но и создание автомобиля на водородном топливе.

Toyota Mirai начала выпускаться на рубеже 2014 и 2015 годов в Японии. Позже она появилась в США и некоторых европейских странах, в том числе в Германии. Что особенного в Toyota Mirai? Прежде всего, она выполнена в самом современном дизайне. Низкий центр тяжести улучшает динамику вождения, как и форма самого автомобиля.

Полного бака вам хватит, чтобы проехать 400 км, а процесс дозаправки занимает не более 4 минут. Неудивительно, что у водородных автомобилей есть шанс революционизировать автомобильный рынок, однако это может произойти лишь в далёком будущем.

Трудности в развитии водородного автомобиля

Важным препятствием является неразвитая инфраструктура (невероятно маленькое количество заправочных станций) и, на данный момент, очень высокая стоимость таких автомобилей (в Германии – 66 тысяч евро, в США – 57 тысяч долларов). В настоящее время большинство сторонников автомобилей будущего интересуется именно электромобилями, среди которых лидируют транспортные средства под маркой Tesla. Tesla Model S 100D удалось проехать 1078 км без дозаправки, что является лучшим результатом среди электромобилей.

Не так важно, какой из автомобилей – Tesla или Toyota – покажет в будущем наибольшую эффективность. Гораздо важнее то, что видение зелёного, экологичного будущего планеты становится всё более реальным.