Nội dung của bài báo:
- Một chút về lịch sử
- Dấu hiệu của động cơ hydro
- Ưu và nhược điểm chính của động cơ hydro
- Những chiếc xe phổ biến nhất với động cơ đốt trong hydro
"Hydro là nhiên liệu của tương lai" - chính với thông điệp này mà hydro ICEs đang được đưa vào các ngành công nghiệp vận tải và hàng không.
Không phải ngẫu nhiên mà hydro chiếm vị trí hàng đầu trong số tất cả các nguồn năng lượng thay thế khác - nó thân thiện với môi trường nhất có thể, có nguồn tài nguyên tái tạo và cũng có hiệu suất cao nhất so với các động cơ cổ điển chạy bằng xăng và dầu diesel.
Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm không thể phủ nhận, động cơ hydro cũng có một số nhược điểm chưa cho phép khiến nó trở nên ồ ạt và thay thế hoàn toàn động cơ xăng và diesel “có hại”.
Một chút về lịch sử
Nhân loại bắt đầu nghĩ đến sự cần thiết phải giữ gìn môi trường gần đây, nhưng các nhà khoa học đã bắt đầu nghĩ đến việc thay thế động cơ đốt trong thông thường sớm hơn nhiều.
Vì vậy, từ bàn tay của nhà khoa học François Isaac de Rivaz, một người gốc Pháp, động cơ hydro đầu tiên đã được sản xuất vào năm 1806. Năm 1841, Anh đã nhận được thỏa thuận bằng sáng chế đầu tiên cho việc chế tạo động cơ hydro, và vào năm 1852, các nhà khoa học Đức đã có khả năng tạo ra động cơ đốt trong, hoạt động bằng hỗn hợp hydro không khí.
Tuy nhiên, kế hoạch giới thiệu động cơ hydro đã bị cản trở bởi động cơ xăng, vốn đã trở nên phổ biến sau năm 1870.
Họ chỉ nhớ đến hydro như một loại nhiên liệu thay thế vào năm 1941 ở Leningrad bị bao vây. Sau đó, kỹ thuật viên Liên Xô B. Shelishch đã sử dụng "cocktail" không khí-hydro để phóng các quả bóng bay.
Sau đó, hydro lại bị lãng quên, cho đến khi cuộc khủng hoảng nhiên liệu trên toàn thế giới gõ cửa vào những năm 1970. Vào cuối những năm 70, nhà sản xuất ô tô BMW đã cho ra mắt chiếc ô tô đầu tiên hoạt động bằng hydro, và sau đó các công ty khác đã làm theo gương của hãng, bao gồm General Motors và Ford của Mỹ, Honda của Nhật Bản và những công ty khác.
Tuy nhiên, ngay sau khi cuộc khủng hoảng lắng xuống, sự quan tâm đến hydro như một nguồn năng lượng lại mất dần. Và bây giờ, nhiều thập kỷ sau, nhân loại một lần nữa nhớ đến sự tồn tại của nó, điều này được tạo điều kiện không chỉ bởi sự kích hoạt của các nhà bảo vệ môi trường, mà còn bởi sự gia tăng giá nhiên liệu.
Dấu hiệu của động cơ hydro
Về mặt cấu tạo, động cơ hydro không khác nhiều so với động cơ đốt trong tiêu chuẩn. Nó cũng chứa các pít-tông, một buồng đốt và một cơ cấu thanh truyền-tay quay. Vậy sự khác biệt là gì?
Thực tế là động cơ hydro sử dụng một phương pháp khác để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu và quá trình đốt cháy sau đó của nó. Ngoài ra, quá trình đốt cháy hydro mất ít thời gian hơn nhiều so với trường hợp nhiên liệu từ dầu mỏ. Sự khác biệt là không đáng kể, và thoạt nhìn có vẻ như không khó để chuyển ICE thông thường thành hydro, nhưng thực tế không phải vậy.
Một số vấn đề khi sử dụng động cơ hydro:
- Hiđro rất khó thu được. Không có gì bí mật khi nó được chứa trong nước và được coi là nguyên tố hóa học phổ biến nhất trên thế giới, mặc dù trên thực tế nó không được thể hiện ở dạng tinh khiết. Điều này có nghĩa là xe phải được lắp đặt kiểu kín đặc biệt - một máy điện phân, có nhiệm vụ tách nước và cho phép sản xuất hydro. Tuy nhiên, trong thực tế, việc lắp đặt như vậy rất khó sản xuất, điều này ảnh hưởng lớn đến giá thành cuối cùng của nó.
- Do nhiệt độ nén cao, hydro dễ dàng phản ứng với các nguyên tố kim loại khác nhau của nhà máy điện và thậm chí với dầu động cơ.
- Ngay cả một sự rò rỉ nhỏ của hydro khi tiếp xúc với ống góp được làm nóng cũng sẽ gây ra hỏa hoạn. Đó là lý do tại sao ngày nay, khi tạo ra động cơ hydro, chỉ các nhà máy điện quay mới được sử dụng, vì chúng giảm nguy cơ cháy do khoảng cách giữa ống nạp và ống xả lớn hơn.
Tuy nhiên, hầu hết các vấn đề đã được giải quyết cho đến nay, không chỉ ở các cơ cấu quay, mà còn ở các động cơ sử dụng cơ cấu piston, cho phép hydro vẫn là sự thay thế hứa hẹn nhất cho xăng / diesel.
Ưu và nhược điểm chính của động cơ hydro
Những ưu điểm chính mà động cơ hydro có:
- mức độ thân thiện với môi trường cao, vì hơi nước là sản phẩm của quá trình đốt cháy. Khi hydro cháy hết, dầu động cơ cũng cháy hết, tuy nhiên, lượng khí thải độc hại ít hơn nhiều lần so với khi đốt xăng hoặc nhiên liệu “nặng”;
- hiệu suất cao, cao hơn nhiều lần so với các nhà máy điện cổ điển hoạt động bằng nhiên liệu diesel hoặc xăng;
- sự đơn giản về cấu trúc tương đối, cũng như không có hệ thống cung cấp nhiên liệu đắt tiền và không đáng tin cậy, điều này cũng rất nguy hiểm;
- không ồn ào.
Mặc dù có một số ưu điểm đáng kể, nhưng động cơ hydro có một số nhược điểm:
- giá cao và sự phức tạp của việc thu được hydro tinh khiết;
- cơ sở hạ tầng chưa phát triển của các trạm nạp có khả năng tiếp nhiên liệu bằng hydro;
- thiếu các tiêu chuẩn quốc tế về vận chuyển và sử dụng nhiên liệu hydro;
- chi phí cao của các thành phần nhiên liệu và bảo trì động cơ hydro;
- những khó khăn liên quan đến việc lưu trữ nhiên liệu hydro. Các nhà khoa học vẫn chưa đi đến một mẫu số chung liên quan đến vật liệu phải được sử dụng để sản xuất bồn chứa để lưu trữ hydro dễ cháy;
- Tổng khối lượng của xe tăng lên do sự xuất hiện của động cơ hydro, nặng hơn đáng kể so với động cơ xăng và diesel đang phổ biến hiện nay.
Ngoài ra, các bình hydro phải được kiểm tra và chứng nhận thường xuyên, điều này chỉ có thể được thực hiện bởi các kỹ thuật viên có trình độ và được cấp phép.
Những chiếc xe phổ biến nhất với động cơ đốt trong hydro
Trong ảnh: Riversimple Rasa
Bất chấp thực tế là các nhà khoa học vẫn tiếp tục giải đáp những vấn đề hiện tại liên quan đến việc sử dụng động cơ hydro, số lượng ô tô chạy bằng nhiên liệu hydro vẫn tiếp tục tăng lên. Những chiếc xe chạy bằng hydro nổi tiếng nhất là:
- Toyota Mirai FCV - chiếc xe ra mắt lần đầu tiên vào năm 2013 nhưng chỉ được bán ra thị trường vào năm 2015. Các xi-lanh có sẵn trong nó cung cấp một "phạm vi" khoảng 500 km.
- BMW 750hL, một phiên bản ý tưởng đã được giới thiệu vào năm 2000. Chiếc xe được trang bị một bình hydro đặc biệt, lượng dự trữ trong đó đủ để đáp ứng quãng đường 300 km.
- Honda Clarity là một chiếc xe khác sử dụng hydro thay vì nhiên liệu cổ điển. Ưu điểm chính của mẫu xe là ngoại hình đẹp mắt và ấn tượng, theo tiêu chuẩn của xe chạy hydro, khả năng dự trữ năng lượng là 589 km.
- Riversimple Rasa là một chiếc xe chạy hydro nhỏ có xuất xứ từ Vương quốc Anh. Đặc điểm chính của nó là trọng lượng thấp (chỉ hơn 500 kg) và khả năng dự trữ năng lượng ấn tượng - khoảng 500 km.
Ngoài ra, các nhà sản xuất tiếp tục trình làng những mẫu xe ý tưởng hydro, bao gồm Audi H-tron Quattro, Mercedes GLC hydro, xe tải Nikola One từ Nikola Motor, siêu xe H2 Speed từ nhà thiết kế Pininfarina và nhiều loại khác.
Sự kết luận
Bất chấp một số nhược điểm, hydro có thể trở thành nguồn năng lượng sạch hứa hẹn nhất trong vòng 30-40 năm tới. Chúng ta chỉ cần tìm ra một phương pháp hiệu quả để sản xuất hydro và phát triển cơ sở hạ tầng để cung cấp hydro cho người tiêu dùng cuối cùng, và sau đó nhân loại sẽ mãi mãi không chỉ quên về nhiên liệu mà còn về cuộc khủng hoảng môi trường.
