Kategorie
Zaloguj się

Zarejestruj się

Proszę podać poprawny adres e-mail Hasło musi zawierać min. 3 znaki i max. 12 znaków
* - pole obowiązkowe
Przypomnij hasło
Witaj
Usuń konto
Aktualizacja danych
  Informacja
Twoje dane będą wykorzystywane do certyfikatów.

Jak działa samochód o napędzie wodorowym?

Toyota Mirai 2016 auto na wodór
Toyota Mirai 2016 auto na wodór
Toyota
Napęd wodorowy to przyszłość samochodowej motoryzacji. Najpierw rozpropagowała go Honda w modelu FCX, a teraz do produkcji seryjnej trafiła Toyota Mirai także wyposażona w napęd wodorowy.

Zasada działania samochodu z napędem wodorowym

Pierwszy seryjny model na wodorowe ogniwa paliwowe – Toyota Mirai – jest już w sprzedaży, mimo to podstawowa wiedza na temat działania napędu wodorowego wciąż jeszcze nie jest rozpowszechniona. Dziś przybliżamy najważniejsze informacje na ten temat. A  już we wrześniu będzie można zobaczyć Mirai na własne oczy w wybranych salonach Toyoty w Niemczech, Wielkiej Brytanii i Danii.

Gdyby zapytać inżynierów motoryzacyjnych, jaki rodzaj silnika będzie napędzał samochody przyszłości, wszyscy bez wahania odpowiedzą: elektryczny. W stosunku do silników spalinowych ma on mnóstwo zalet: bardzo duży moment obrotowy, możliwość pracy w niezwykle szerokim zakresie obrotów, prostota i trwałość wynikająca z minimalnej liczby części ruchomych, łatwość i precyzja sterowania parametrami, niewielkie wymiary i masa, wreszcie sprawność sięgająca 98% (dla typowych silników spalinowych to zaledwie ok. 33%).

Zobacz też: Czym różni się silnik benzynowy od wysokoprężnego?

Dlaczego więc samochody z napędem elektrycznym nie zdominowały jeszcze rynku, choć silniki elektryczne są powszechnie wykorzystywane we wszelkich dziedzinach techniki, od gospodarstwa domowego po kolej, metro i tramwaje? Problemem wciąż pozostaje zapewnienie autonomicznego źródła energii elektrycznej o pojemności umożliwiającej podróżowanie na większe odległości i szybkie doładowanie po jej wyczerpaniu. Mimo ogromnego postępu w technologii akumulatorów, są one wciąż spore i ciężkie, a choć można je doładowywać ze zwykłego gniazdka elektrycznego, odnowienie zapasu energii oznacza co najmniej kilkudziesięciominutową przerwę w podróży. I to tylko w przypadku, jeśli używamy do tego celu superładowarek, których nie da się podłączyć do zwykłego gniazdka i które powodują szybką degradację baterii. Przy zwykłej, ogólnodostępnej technologii ładowania zajmuje ono kilka godzin. O ile wygodniej podjechać na kilka minut na stację benzynową!

Prąd z wodoru

Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie ogniw paliwowych. Urządzenia te wytwarzają prąd elektryczny jako bezpośredni efekt reakcji paliwa z tlenem z powietrza, bez tłoków, cylindrów i innych ruchomych elementów. Najwydajniejszym paliwem dla ogniw paliwowych jest czysty wodór. Brzmi to kosmicznie – wodór, spalający się w silnikach rakietowych w temperaturze niemal 3000 stopni Celsjusza? Tak, ten sam wodór, tyle że w ogniwie paliwowym utlenianie zachodzi na zimno, dzięki obecności katalizatora. Nawiasem mówiąc, wodorowe ogniwa paliwowe opracowano właśnie z myślą o wytwarzaniu prądu w statkach kosmicznych.

Wydawać by się mogło, że tak wyrafinowane rozwiązanie długo jeszcze pozostanie domeną pojazdów studyjnych, które można podziwiać jedynie podczas wystaw motoryzacyjnych. Tymczasem na rynku jest już dostępny seryjny samochód osobowy, zasilany ogniwami paliwowymi – to Toyota Mirai.

Mirai znaczy "przyszłość"

Seryjny model Mirai (po japońsku „przyszłość”) powstał jako rozwinięcie zaprezentowanego w 2013 roku koncepcyjnego pojazdu Toyota FCV (Fuel Cell Vehicle). Choć zewnętrznie jest do niego bardzo podobny, zawiera wiele udoskonaleń, które znacząco poprawiły jego osiągi. W konstrukcji zespołu napędowego wykorzystano też szereg produkowanych wielkoseryjnie elementów pochodzących z hybrydowego napędu Toyota Hybrid Synergy Drive (HSD), co z jednej strony wpływa korzystnie na niezawodność, a z drugiej pozwala znacząco obniżyć koszty dzięki ekonomii skali.

Mirai to czterodrzwiowy sedan o wielkości porównywalnej z Toyotą Camry. Napęd przenoszony na przednią oś zapewnia sprawdzony w jednostkach HSD silnik elektryczny o mocy 113 kW (154 KM), zapewniający moment obrotowy 335 N·m. Z jednostek HSD wzięto również sterujący silnikiem elektroniczny układ PCU (Power Control Unit). Przy niewielkim zapotrzebowaniu na moc prąd jest dostarczany z akumulatora niklowo-metalowo-wodorkowego o pojemności 1,6 kWh, który magazynuje też energię odzyskiwaną podczas hamowania rekuperacyjnego (silnik elektryczny pracuje wówczas jako generator). Przy większych prędkościach energię elektryczną wytwarza zestaw ogniw paliwowych.

Technologia Toyoty Mirai

Użyty w Mirai zestaw ogniw paliwowych z elektrolitem polimerowym to zupełnie nowa konstrukcja o mocy 114 kW (155 KM). Zastosowane w nim rozwiązania zasługują na osobny artykuł; o ich wartości niech świadczy fakt, że konstruktorom Toyoty udało się osiągnąć rekordową gęstość mocy wynoszącą 3,1 kW/dm³ – dwukrotnie większą, niż w studyjnym modelu FCHV-adv. Dla poprawy wydajności systemu, między zestawem ogniw paliwowych a sterownikiem mocy zainstalowano elektroniczny przekształtnik, którego zadaniem jest podwyższanie napięcia do 650 woltów. Jego użycie umożliwiło zmniejszenie liczby ogniw paliwowych i obniżenie masy całego systemu. W chwilach największego zapotrzebowania na moc, czyli podczas gwałtownego przyspieszania, ogniwa paliwowe wspomagane są przez akumulator.

Zestaw ogniw paliwowych waży jedynie 56 kg i ma objętość zaledwie 37 dm³, dzięki czemu udało się go umieścić pod podłogą pojazdu, tak by nie ograniczał przestrzeni użytkowej nadwozia. Pod podłogą umieszczono także dwa zbiorniki wodoru (przedni mieszczący 60 l i tylny o pojemności 62,4 l), które same w sobie są prawdziwym cudem techniki. Wykonane z wielowarstwowego kompozytu, wytrzymują ogromne ciśnienie 70 MPa, a przy tym są bardzo lekkie, zaś rekordowy współczynnik pojemności sprawia, że aż 5,7% masy pełnych zbiorników to wodorowe paliwo. Wewnętrzna nylonowa wyściółka zapewnia wymaganą szczelność, następna warstwa kompozytu o zbrojeniu z włókien węglowych daje wytrzymałość na ciśnienie, wreszcie zewnętrzna warstwa kompozytu o zbrojeniu z włókien szklanych gwarantuje odporność na uszkodzenia mechaniczne. Zastosowanie włókien szklanych pozwoliło ograniczyć zużycie bardzo drogich włókien węglowych i tym samym obniżyć cenę zbiorników przy zachowaniu wymaganych parametrów.

Zalety napędu wodorowego

Konsekwencją zastosowania wodorowego paliwa jest absolutna czystość gazów wydechowych – to po prostu para wodna; czyściej się już nie da. Wodór może być przy tym paliwem całkowicie odnawialnym – sceptycy powiedzą, że do jego uzyskania np. poprzez elektrolizę wody potrzebny jest prąd wytwarzany przez elektrownie, ale może on pochodzić z elektrowni wodnych, wiatrowych bądź słonecznych. Wodór można produkować także kilkoma innymi metodami, co rozwiązuje problem dywersyfikacji źródeł energii. Inne ekologiczne aspekty Mirai to mniejsze obciążenie środowiska przez czynności eksploatacyjne – nie trzeba zmieniać oleju silnikowego i pasków klinowych, hamowanie rekuperacyjne zmniejsza zużycie okładzin hamulcowych. Inną cenną zaletą jest doskonała cisza, jaką zapewnia napęd elektryczny i bezgłośna praca ogniw paliwowych.

Elektryczny napęd może rozpędzić Mirai do prędkości maksymalnej 178 km/h, a zawarty w zbiornikach wodór umożliwia przejechanie na jednym tankowaniu 480 km (przy tankowaniu na stacjach nowej generacji nawet 700 km). Uzupełnienie paliwa trwa jedynie trzy minuty – porównywalnie z tankowaniem na stacji benzynowej.

Toyotę Mirai można już kupić w Japonii, lada moment samochód trafi na rynek amerykański. Rozpoczęcie sprzedaży w Europie ma nastąpić we wrześniu, początkowo w Wielkiej Brytanii, Danii i Niemczech (przewidywana cena netto na rynku niemieckim to ok. 60 tys. euro), a później również w innych krajach, w miarę rozwoju infrastruktury tankowania wodoru.

Źródło: materiały prasowe

Toyota Mirai 2016 auto na wodór
Toyota
Toyota Mirai 2016 auto na wodór
Toyota
Toyota Mirai 2016 auto na wodór
Toyota
Chcesz dowiedzieć się więcej, sprawdź »
Kodeks kierowcy. Zmiany 2022. Mandaty. Punkty karne. Znaki drogowe
Kodeks kierowcy. Zmiany 2022. Mandaty. Punkty karne. Znaki drogowe
Tylko teraz
Źródło: INFOR
Czy ten artykuł był przydatny?
tak
nie
Dziękujemy za powiadomienie
Jeśli nie znalazłeś odpowiedzi na swoje pytania w tym artykule, powiedz jak możemy to poprawić.
UWAGA: Ten formularz nie służy wysyłaniu zgłoszeń . Wykorzystamy go aby poprawić artykuł.
Jeśli masz dodatkowe pytania prosimy o kontakt

Komentarze(0)

Pokaż:

Uwaga, Twój komentarz może pojawić się z opóźnieniem do 10 minut. Zanim dodasz komentarz -zapoznaj się z zasadami komentowania artykułów.
    QR Code

    © Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu za zgodą wydawcy INFOR PL S.A.

    Moto
    Zapisz się na newsletter
    Zobacz przykładowy newsletter
    Zapisz się
    Wpisz poprawny e-mail
    Jakie opony do motocykla? Podpowiadamy o czym pamiętać
    Jakie opony do motocykla? To pytanie, przed którym może stanąć wielu motocyklistów na początku sezonu. Jest kilka rzeczy, o których warto pamiętać.
    Problem z samochodem zastępczym. UOKiK reaguje
    Problem z samochodem zastępczym? Miało go wielu Polaków. Teraz kwestię postanowił uregulować UOKiK. Jakie są wnioski i działania?
    Zakaz sprzedaży aut spalinowych od 2035 r. Pomysł Forda i Volvo
    Zakaz sprzedaży aut spalinowych od 2035 r.? Ford i Volvo chcą wprowadzenia takiej regulacji na terenie UE. Ma dotyczyć aut osobowych i dostawczych.
    Kara za brak licencji wspólnotowej to nawet... 12 tys. zł!
    Kara za brak licencji wspólnotowej? Tak po 21 maja 2022 roku jest realna. Dokument jest wymagany podczas międzynarodowego transportu rzeczy.
    Mandat za jazdę po lesie, czyli jak dostać 500 zł grzywny
    Mandat za jazdę po lesie? Tak, jest możliwy. A do tego jego kwota okazuje się niemała! Kierowca dostanie co najmniej 500 zł.
    Wywóz auta na Ukrainę. Rośnie eksport pojazdów z Polski
    Wywóz auta na Ukrainę, czyli Ukraińcy będący w Polsce chętnie eksportują kupione u nas pojazdy. Ile pojazdów z Ukrainy przyjeżdża nad Wisłę?
    Badanie czystości powietrza? Wykonuje je... van kuriera!
    Badanie czystości powietrza może być realizowane nie tylko przez instytucje. I udowadnia to DPD. Firma wyposażyła swoje auta w specjalne czujniki.
    Jak zmniejszyć wydatki na paliwo?
    Jak zmniejszyć wydatki na paliwo? To pytanie, które w dobie rosnących cen benzyny, oleju napędowego i LPG szczególnie często zadają kierowcy.
    Rowery elektryczne. Ile kosztują, jak działają, jakie dają korzyści?
    Rowery elektryczne cieszą się rosnącą popularnością na rynku jednośladów. Co powinieneś o nich wiedzieć przed zakupem? Oto nasz poradnik.
    Mandat za jazdę na zderzaku 2022. Jaką karę dostanie kierowca?
    Mandat za jazdę na zderzaku 2022. Nowe przepisy weszły w życie w roku 2021. W roku 2022 w pełni usankcjonowana została kara. I wynosi...
    Autostradą do Siedlec w 2023 r. No nie do końca...
    Autostradą do Siedlec w 2023 r.? To pytanie często zadawane przez internautów. I choć A2 w tym rejonie powstanie, raczej nie do 2023 roku.
    Prawo jazdy w 0,3 sekund po zdaniu egzaminu. Możliwe?
    Prawo jazdy w 0,3 sekund po zdaniu egzaminu, czyli rząd mówi o nowych opcjach mObywatela. Aplikacja w wersji 2.0 może zaskoczyć.
    Wycena szkody? Sztuczna inteligencja w akcji
    Wycena szkody? Sztuczna inteligencja teraz zajmie się ocenieniem skali uszkodzeń i przygotowaniem wartości odszkodowania. I to w Polsce!
    Gdzie jest najwięcej wypadków? Lista powiatów.
    Gdzie jest najwięcej wypadków? To pytanie postanowił zadać sobie GUS. Odpowiadając na nie, przygotował listę najniebezpieczniejszych powiatów.
    Zezwolenie na wykonywanie zawodu przewoźnika drogowego 2022
    Zezwolenie na wykonywanie zawodu przewoźnika drogowego 2022. Czyli o co chodzi w tym dokumencie i jak go zdobyć?
    Bentley Bentayga EWB. Brytyjski SUV z długimi drzwiami
    Bentley Bentayga EWB, czyli auto, które można skonfigurować na 24 miliardy sposobów. Co wiadomo o dłuższej wersji hitowego modelu Bentley`a?
    Eko jazda dieslem. Jak oszczędzać paliwo?
    Eko jazda dieslem: czy różni się od eko jazdy benzyniakiem? O jakich zasadach powinien pamiętać kierowca? O tym opowiemy w naszym materiale.
    Licencja wspólnotowa, brak przewoźników i paraliż w Europie?
    Licencja wspólnotowa brak przewoźników. Pytanie na dziś brzmi: czy nowe przepisy mogą sparaliżować transport w Europie? Mogą. To realne widmo!
    Obowiązkowe naklejki na samochód. Mandat to 500 zł!
    Obowiązkowe naklejki na samochód? 4 maja 2022 roku w Polsce zaczął obowiązywać wzór naklejki dotyczącej strefy zeroemisyjnej.
    P-21 powierzchnia wyłączona. Mandat w roku 2022 będzie wysoki?
    P-21 powierzchnia wyłączona. Mandat w przypadku zignorowania tego znaku będzie wysoki? Zajrzyjmy do nowego taryfikatora.
    Dwucyfrowy kod prawa jazdy. Dwie cyfry to za mało!
    Dwucyfrowy kod prawa jazdy sprawia, że choć kierowcy powinny dotyczyć ograniczenia w prowadzeniu, de facto go nie dotyczą. I zaraz powiemy czemu.
    Serwis poza ASO a gwarancja. Przeglądy tylko w ASO?
    Serwis poza ASO a gwarancja. Czy niekorzystanie z usług autoryzowanych stacji oznacza problem z gwarancją? Już nie. Prezes UOKiK interweniował.
    Ukraińcy w Polsce a ubezpieczenie samochodu i... nie tylko
    Ukraińcy w Polsce a ubezpieczenie samochodu i... nie tylko. Co warto wiedzieć? Oto pięć podstawowych pytań, na które poznaliśmy odpowiedź.
    Oświadczenie sprawcy kolizji polsko-ukraińskie
    Oświadczenie sprawcy kolizji polsko-ukraińskie. W tym materiale zamieszczamy gotowy druk, który może ułatwić kierowcom rozliczenie szkody.
    Linia bezwzględnego zatrzymania P-12. Co oznacza?
    Linia bezwzględnego zatrzymania P-12. Jak się zachować w przypadku jej pojawienia się na drodze? Co powinien o niej wiedzieć kierowca?