水素自動車（燃料電池）の運行
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電気自動車を運転するためのもう一つの代替手段である水素溶液は、ドイツ人と日本人によって長い間研究されてきました。 テスラが持続可能ではないと考えている欧州は、にもかかわらず（自動車に動力を供給することだけを目的とするのではなく、地球規模で）この技術に出資することを決定した。 それでは、電気自動車の単なる変形である水素自動車がどのように機能するかを見てみましょう。
も参照してください：
- 水素自動車は実現可能か？
- 燃料電池の長所と短所は何ですか
数種類の水素自動車
現在の技術には燃料電池を使用して電気モーターに電力を供給する自動車が含まれていますが、水素は内燃ピストン車にも使用できます。 まさに、すでに車に使われているLPGやCNGと同じように使えるガスです。 しかし、その考えは捨てられ、ピストンエンジンの方が時代に合っているのです…。
こちらは水素で走るトヨタ・ミライです。 米国では販売されていますが、フランスには水素供給拠点がないため入手できません...電気ターミナルの提供が遅れたため、水素に関してはすでに遅れています。
動作原理
このシステムを一言で要約するとしたら、次のようになります。それ 電気モーター 誰が一緒に行きますか carburant 非汚染 (本番ではなく運用中)。 プラグでバッテリーを充電するのではなく、電気を充電するのではなく、液体を充填します。 これが、私たちが燃料電池システムと呼ぶ理由です。
蓄積する
それは燃料で動作します
消費された
et
水槽から消える
）。 実際、電気モーターとの唯一の違いは、エネルギーが化学的形態ではなく液体で貯蔵されることです。
したがって、リチウムや鉛バッテリーとは異なり、バッテリーは放電することに注意してください (仕組みについてはリンクを参照してください)。
プロセスマップ
水素＝ハイブリッド？
ほぼ... 確かに、彼らは体系的に追加のリチウム電池を持っています、その有用性については以下で説明します。 したがって、水素のみで走行することも、従来のバッテリーのみを使用して走行することも、あるいはその両方を同時に使用することも可能です。
コンポーネント
水素タンク
5 ～ 10 kg の水素を貯蔵できるタンクがあり、33.3 キロには 35 kWh のエネルギーが含まれています (電気自動車のエネルギーは 100 ～ 350 kWh)。 タンクは特別に設計されており、700 ～ XNUMX bar の内圧に耐えられるよう堅牢です。
燃料電池
燃料電池は、通常のリチウム電池と同様に、車の電気モーターに電力を供給します。 ただし、燃料、つまりタンクからの水素が必要です。 非常に高価なプラチナで作られていますが、最新の改良ではプラチナは不要になっています。
バッファバッテリー
これは義務ではありませんが、水素自動車では標準です。 実際、バックアップバッテリー、パワーアンプ（燃料電池と並行して動作可能）として機能しますが、何よりも、減速時や制動時に運動エネルギーを回収する機能もあります。
パワーエレクトロニクス
上の図には示されていませんが、パワー エレクトロニクスは、車両のさまざまなコンポーネントを流れるさまざまな電流を制御、遮断、整流 (AC と DC 間の変換) します。
給油
燃料電池の動作: 触媒作用
目的は、水素から電子（電気）を取り出して電気モーターに送ることです。 これはすべて、一方（エンジン側）で電子を分離し、もう一方（燃料電池内）でプロトンを分離する制御された電気化学反応を通じて行われます。 すべての会合はカソードで終了し、そこで反応が終了します。最終的な「混合物」によって水が生成され、水がシステムからポンプで排出されます（排気）。
これは、水素から電気を取り出す触媒作用の図です (電気分解の逆)。
ここでは燃料電池の機能、つまり触媒作用の現象を見ていきます。
水素 H2 (つまり、XNUMX つの H 水素原子が結合したもの: 二水素) は左から右に進みます。 陽極に近づくにつれて、原子核 (陽子) が失われ、(酸化現象により) 吸い取られます。 電子はその後、電気モーターを使用するために右へ進み続けます。
次に、カソード側に O2 (コンプレッサーのおかげで空気から来る酸素) を注入することですべてを再構築します。これにより、自然に水分子の形成が可能になります (すべての要素が単一の全体に触媒作用を及ぼします)。 。 Hs と Os が結合した分子）。
化学/物理反応の概要
アノード : アノードでは、水素原子が半分に「切断」されます (H2 = 2e- + 2H+）。 原子核 (H+ イオン) は陰極に向かって沈みますが、電子 (e-) は電解質 (陽極と陰極の間の空間) を通過できないため、そのまま進み続けます。
陰極： カソードでは、（さまざまな方法で）逆の H + イオンと電子が見られます。 次に、酸素原子を導入するだけで、これらすべての元素が集合しようとするのに十分であり、その後、XNUMX つの水素原子と XNUMX つの酸素原子からなる水分子が生成されます。 または式: 2e- + 2H+ + O2 = H2O
収穫？
車両自体、つまりタンクから車輪の端までの効率 (材料の変形/機械的強化) だけを考慮すると、ここでは 50% をわずかに下回ります。 実際、バッテリーの効率は約 50%、電気モーターの効率は約 90% です。 したがって、最初に 50% のフィルタリングを実行し、次に 10% のフィルタリングを実行します。
エネルギーを生成する発電所の効率を考慮すると、水素の生成や配電（リチウムの場合）の前には、水素が 25%、電力が 70% になります (当然のことですが、おおよそ平均的です)。
収益性について詳しくは、こちらをご覧ください。
水素自動車とリチウム電池電気自動車の違いは？
「エネルギータンク」を除いて、これらの車はまったく同じです。 したがって、これらはローターステーターモーター（誘導、永久磁石、またはリラクタンス）を使用する電気自動車です。
リチウム電池も内部の化学反応（自然に電気を生み出す反応、正確には電子）によって機能する場合、内部変換のみで、電池からは何も生じません。 元の状態（再充電）に戻すには、電流を流す（セクターに接続する）だけで十分であり、化学反応は再び逆方向に始まります。 問題は、スーパーチャージャーを使用しても時間がかかることです。
燃料電池 (つまり水素) によって駆動される古典的な電気モーターである水素エンジンの場合、バッテリーは化学反応中に水素を消費します。 排気は排気を通して空にされ、水蒸気（化学反応の結果）が除去されます。
したがって、論理的な観点から見ると、リチウム電池を燃料電池に置き換えるだけで、あらゆる電気自動車を水素自動車に適応させることができます。 したがって、あなたの理解では、「水素エンジン」は主に電気モーターと考えるべきです (仕組みについてはこちらをご覧ください)。 彼が彼に近づくのは、彼が実体として燃料を補給されているからではありません。
このタブレットの中心部での化学反応により、 熱の 電気 (電気モーターに必要なもの) そして 水.
なぜどこでもそうではないのでしょうか？
水素に関する主な技術的問題は、貯蔵の安全性に関連しています。 実際、LPG と同様に、この燃料は空気に触れると可燃性になるため危険です (それだけではありません)。 したがって、問題は車に燃料を充填するだけでなく、いかなる事故にも耐えられる十分な強度のタンクを備えているかどうかです。 もちろん、追加コストも大きな足かせとなっており、価格が急落しているリチウムイオン電池よりも実現可能性は低そうだ。
最後に、世界の生産および流通ネットワークは非常に未開発であり、政府は再生可能エネルギー源を使用した電気分解による水素の製造を望んでいます（多くの専門家は、私たちの「突然の」現実では実現できないユートピア的な計画について話しています）。
最終的には、パーソナルモビリティを超えたさまざまな用途に使用される水素ではなく、従来の電気が将来のソリューションとして選択される可能性が高くなります。
すべてのコメントと反応
Dernier 投稿されたコメント：
バーナード （日付：2021、09：23：14）
こんにちは、
パワフルで興味深いアイデアをありがとうございました。 古い脳に新たなホタルを抱いてこのサイトを去ります。
個人的には、原子力潜水艦に関する私の知識を超えて、道路用の完璧なエンジンを開発した人がいないことに驚きました。 これは確かにフィリップスが 1971 年のブリュッセル モーター ショーで発表したもので、200 馬力を発生しました。 XNUMXつのピストンで。
フィリップスは 1937 年から 1938 年にかけて研究を開始し、1948 年に再開しました。
1971 年には、ピストンあたり数百馬力を主張しました。 それ以来、何も見つかりません...もちろん、Secret Defenseです。
ガスタービンエンジンはどうでしょうか？
あなたのライトが私の思考力に刺激を与えるかもしれません。
知識と普及に感謝します。
IlI。 1 このコメントに対する反応：
- 管理者 サイト管理者 (2021-09-27 11:40:25): とても楽しく読ませていただきました、ありがとうございます。
このタイプのエンジンについては、判断できるほどの知識がありません。おそらく、コスト、サイズ、メンテナンスの難しさ、平均効率などが原因でしょうか。
ガスを加熱できる解決策が必要であるため、通常の公共の自動車にガスを適用することは潜在的に危険であることを忘れないでください（そして、ガスは時間の経過とともに一定になるでしょう）。
要するに、もっと正確で自信に満ちた答えを期待していたのではないかと思います...申し訳ありません。
（確認後、コメントの下に投稿が表示されます）
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