سيارات الهيدروجين هي مستقبل صناعة السيارات. كيف تعمل سيارات الهيدروجين مثل Toyota Mirai و BMW X5؟

لا تحتل سيارات الهيدروجين بعد مكانة قوية في السوق. قلة من الشركات المصنعة تقرر التركيز بالكامل على تطوير هذه التكنولوجيا. لا يزال العمل قائمًا بشكل أساسي على المحركات الكهربائية وأقل تلويثًا للاحتراق الداخلي أو المحركات الهجينة. على الرغم من المنافسة الشديدة ، فإن سيارات الهيدروجين تثير الفضول. ما الذي يستحق معرفته عنهم؟

كيف تعمل طاقة الهيدروجين؟

أكبر ميزة للمركبات التي تعمل بالهيدروجين هي ملاءمتها للبيئة. وتجدر الإشارة هنا إلى أنه من أجل التمكن من تعريفها بهذه الطريقة ، من الضروري احترام مبادئ حماية البيئة أيضًا في عملية الإنتاج. 

تعمل السيارات التي تعمل بالهيدروجين بطريقة تولد الكهرباء اللازمة لتحريك السيارة. هذا ممكن بفضل خلايا الوقود المثبتة مع خزان الهيدروجين الذي يولد الكهرباء. تعمل البطارية الكهربائية كمخزن مؤقت. إن وجودها في نظام محرك السيارة بأكمله ضروري ، على سبيل المثال ، أثناء التسارع. يمكنه أيضًا امتصاص وتخزين الطاقة الحركية أثناء الكبح. 

العملية التي تحدث في محرك الهيدروجين 

يجدر أيضًا معرفة ما يحدث بالضبط في محرك الهيدروجين للمركبة نفسها. تنتج خلية الوقود الكهرباء من الهيدروجين. هذا بسبب التحليل الكهربائي العكسي. رد الفعل نفسه هو أن الهيدروجين والأكسجين في الهواء يتفاعلان لتكوين الماء. هذا يولد الحرارة والكهرباء لتشغيل المحرك الكهربائي.

خلايا الوقود في سيارات الهيدروجين

تستخدم خلايا الوقود PEM في المركبات التي تعمل بالهيدروجين. وهو عبارة عن غشاء إلكتروليتي بوليمر يفصل بين الهيدروجين والأكسجين المحيطين بالقطب الموجب والكاثود. الغشاء منفذ فقط لأيونات الهيدروجين. في نفس الوقت ، في القطب الموجب ، يتم فصل جزيئات الهيدروجين إلى أيونات وإلكترونات. ثم تمر أيونات الهيدروجين عبر المجال الكهرومغناطيسي إلى الكاثود ، حيث تتحد مع الأكسجين الجوي. وهكذا ، فإنهم يصنعون الماء.

من ناحية أخرى ، لا يمكن لإلكترونات الهيدروجين المرور عبر المجالات الكهرومغناطيسية. لذلك ، يمرون عبر السلك الذي يربط الأنود والكاثود. بهذه الطريقة ، يتم توليد الكهرباء ، والتي تشحن بطارية الجر وتدفع المحرك الكهربائي للسيارة.

ما هو الهيدروجين؟

يعتبر أبسط وأقدم وفي نفس الوقت العنصر الأكثر شيوعًا في الكون بأسره. الهيدروجين ليس له لون أو رائحة معينة. عادة ما تكون غازية وأخف من الهواء. في الطبيعة ، يحدث فقط في شكل مرتبط ، على سبيل المثال ، في الماء.

الهيدروجين كوقود - من أين يتم الحصول عليه؟

يتم الحصول على عنصر H2 في عملية التحليل الكهربائي. هذا يتطلب تيارًا مباشرًا وإلكتروليتًا. بفضلهم ، يتم تقسيم الماء إلى مكونات منفصلة - الهيدروجين والأكسجين. يتشكل الأكسجين نفسه عند القطب الموجب والهيدروجين عند القطب السالب. غالبًا ما يكون H2 منتجًا ثانويًا للعمليات الكيميائية أو تخليق الغاز الطبيعي أو تكرير النفط الخام. يتم تلبية جزء كبير من الطلب على الهيدروجين من خلال مصادر الطاقة المتجددة.

الهيدروجين من مصادر متجددة - ما هي المواد الخام التي تندرج في هذه المجموعة؟

يجدر توضيح المواد المحددة التي يمكن تسميتها بالمواد الخام المتجددة. لكي تكون مركبات الهيدروجين وخلايا الوقود مستدامة ، يجب أن يأتي الوقود من مصادر مثل:

• الخلايا الكهروضوئية.
• طاقة الرياح؛
• طاقة الماء؛
• طاقة شمسية؛
• الطاقة الحرارية الأرضية؛
• الكتلة الحيوية.

سيارات الهيدروجين - تويوتا ميراي

تعد تويوتا ميراي 2022 ، وكذلك 2021 ، واحدة من أكثر الموديلات التي يختارها العملاء بشكل متكرر. يصل مدى ميراي إلى 555 كم ومحرك كهربائي بقدرة 134 كيلو وات يقع في الجزء الخلفي من السيارة. يتم توليد الطاقة من خلال خلايا الوقود الموجودة أسفل الغطاء الأمامي للسيارة. يستخدم الهيدروجين كطاقة أولية ويتم تخزينه في خزانات في ما يسمى نفق كاردان أسفل المقاعد الخلفية. تحتوي الخزانات على 5,6 كجم من الهيدروجين عند 700 بار. يعد تصميم Toyota Mirai أيضًا ميزة - تصميم السيارة ليس مستقبليًا ، ولكنه كلاسيكي.

تتسارع ميراي إلى 100 كم / ساعة في 9,2 ثانية وتبلغ سرعتها القصوى 175 كم / ساعة.. توفر تويوتا ميراي قوة ثابتة وتستجيب بشكل جيد للغاية لتحركات السائق - سواء في التسارع أو الكبح.

الهيدروجين BMW X5 - سيارة تستحق الاهتمام بها

تشتمل مجموعة المركبات التي تعمل بالهيدروجين أيضًا على سيارات الدفع الرباعي. واحد منهم هو BMW X5 Hydrogen. لا يختلف النموذج في تصميمه عن نظائره في الفرن من نفس السلسلة. قد تختلف فقط الألواح المضيئة أو تصميم الحافات ، لكنها ليست تناقضات واضحة. يحتوي منتج العلامة التجارية البافارية على خزانين قادرين على تخزين ما يصل إلى 6 كجم من الغاز ، بالإضافة إلى خلايا وقود بسعة تصل إلى 170 حصان. ومن المثير للاهتمام أن BMW قد انضمت إلى شركة Toyota. تم تطوير طراز X5 الذي يعمل بالهيدروجين باستخدام نفس التكنولوجيا مثل سيارات الشركة الآسيوية المصنعة Hydrogen NEXT. 

هل سيارات الهيدروجين صديقة للبيئة حقًا؟

الميزة الرئيسية لسيارات الهيدروجين هي أنها صديقة للبيئة. ومع ذلك ، ما إذا كان هذا هو الحال في الواقع يعتمد إلى حد كبير على كيفية إنتاج الهيدروجين. في الوقت الذي تكون فيه الطريقة الرئيسية للحصول على الوقود هي الإنتاج باستخدام الغاز الطبيعي ، فإن الكهرباء ، التي هي في حد ذاتها بيئية وخالية من الانبعاثات ، لا تقلل من كل التلوث الذي يحدث أثناء إنتاج الهيدروجين. حتى بعد الاستخدام المطول للسيارة. يمكن تسمية سيارة الهيدروجين بأنها خضراء تمامًا إذا كانت الطاقة اللازمة لتشغيلها تأتي بالكامل من مصادر متجددة. في الوقت نفسه ، تكون المركبة آمنة تمامًا للبيئة. 

سيارات الهيدروجين - ملخص

تتمتع السيارات الكهربائية بنطاق متزايد باستمرار ، كما أنها ممتعة في قيادتها. ومع ذلك ، يمكن أن يمثل التزود بالوقود في السيارات الكهربائية تحديًا. ستثبت السيارات المزودة بمثل هذه القيادة نفسها بشكل ممتاز بالقرب من المدن الكبيرة ، مثل وارسو.لا يزال هناك عدد قليل من محطات تعبئة الهيدروجين في بلدنا ، لكن هذا يجب أن يتغير بحلول عام 2030 ، عندما يرتفع عدد المحطات إلى أكثر من 100 ، وفقًا لأورلين.