Как работает водородный двигатель в автомобиле?

Традиционный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) имеет ряд существенных недостатков, что заставляет ученных искать ему достойную замену. Самым популярным вариантом подобной альтернативы является электродвигатель, однако он не единственный, кто может составить конкуренцию ДВС. В данной статье речь пойдет о водородном моторе, который по праву считается будущим автомобилестроения и может решить проблему с вредными выбросами и дороговизной топлива.

• Краткая история
• Принцип работы и типы водородного двигателя
  • Силовые установки на основе водородных топливных элементов
  • Водородные двигатели внутреннего сгорания
• Водородный двигатель на современном рынке
• Плюсы и основные недостатки водородных двигателей

Краткая история

Несмотря на то, что сохранность окружающей среды только сейчас стала массовой проблемой, об изменении стандартного двигателя внутреннего сгорания ученые задумывались и раньше. Так, мотор, работающий на водороде, «увидел мир» еще в 1806 году, чему поспособствовал французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз (он производил водород при помощи электролиза воды).

Прошло несколько десятков лет, и в Англии выдали первый патент на водородный двигатель (1841 год), а в 1852 году немецкие ученые сконструировали ДВС, который мог работать на воздушно-водородной смеси.

Чуть позже, во времена блокады Ленинграда, когда бензин был дефицитным продуктом, а водород имелся в достаточно большом количестве, техник Борис Шелищ предложил использовать для работы заградительных аэростатов воздушно-водородную смесь. После этого на водородное питание перевели все ДВС лебедок аэростатов, а общее число работающих на водороде машин достигало 600 единиц.

В первой половине ХХ века интерес общественности к водородным двигателям был невелик, но с приходом топливно-энергетического кризиса 70-х годов ситуация резко изменилась. В частности, в 1879 году компания BMW выпустила первый автомобиль, который вполне успешно ездил на водороде (без взрывов и водяного пара, вырывающегося из выхлопной трубы).

Следом за BMW, в этом направлении начали работать другие крупные автопроизводители, и к концу прошлого столетия практически каждая уважающая себя автокомпания уже имела концепцию разработки машины на водородном топливе. Тем не менее, с окончанием нефтяного кризиса исчез и интерес общественности к альтернативным источникам топлива, хотя в наше время он снова начинает пробуждаться, подогреваемый защитниками экологии, борющимися за снижение токсичности выхлопных газов автомобилей.

Более того, цены на энергоносители и желание обрести топливную независимость только способствуют проведению теоретических и практических исследований ученными многих стран мира. Самыми активными являются компании BMW, General Motors, Honda Motor, Ford Motor.

Принцип работы и типы водородного двигателя

Основным отличием водородной установки от традиционных двигателей является способ подачи топливной жидкости и последующее воспламенением рабочей смеси. При этом принцип трансформации возвратно-поступательных движений кривошипно-шатунного механизма в полезную работу остается неизменным. Учитывая, что горение нефтяного топлива происходит достаточно медленно, топливно-воздушная смесь наполняет камеру сгорания раньше, чем поршень займет свое крайнее верхнее положение (так называемую верхнюю мертвую точку).

Стремительная реакция водорода дает возможность сдвинуть время впрыска ближе к тому моменту, когда поршень начинает возвращаться к нижней мертвой точке. Нужно отметить, что давление в топливной системе не обязательно будет высоким.

Если водородному двигателю создать идеальные рабочие условия, то он может иметь топливную систему питания закрытого типа, когда процесс смесеобразования будет проходить без участия атмосферных воздушных потоков. В таком случае после такта сжатия в камере сгорания остается водяной пар, который, проходя через радиатор, конденсируется и снова превращается в обычную воду.

Однако применение такого вида устройства возможно только тогда, когда на транспортном средстве имеется электролизер, отделяющий водород от воды для его повторной реакции с кислородом. На данный момент добиться таких результатов крайне сложно. Для стабильной работы двигателей применяется моторное масло, а его испарения являются частью выхлопных газов.

Поэтому беспроблемный запуск силовой установки и ее устойчивая работа на гремучем газе без использования атмосферного воздуха – пока что неосуществимая задача.
Различают два варианта автомобильных водородных установок: агрегаты, функционирующие на основе водородных топливных элементов, и водородные двигатели внутреннего сгорания.

Силовые установки на основе водородных топливных элементов

В основе принципа работы топливных элементов лежат физико-химические реакции. По сути, это те же свинцовые аккумуляторные батареи, вот только коэффициент полезного действия топливного элемента несколько выше, чем АКБ, и составляет около 45% (иногда больше).

В корпус водородно-кислородного топливного элемента помещена мембрана (проводит только протоны), разделяющая камеру с анодом и камеру с катодом. В камеру с анодом поступает водород, а в камеру катода – кислород. Каждый электрод заранее покрывают слоем катализатора, в роли которого нередко выступает платина. При его воздействии молекулярный водород начинает терять электроны.

В это же время протоны проходят через мембрану к катоду и под влиянием того же катализатора соединяются с электронами, поступающими снаружи. В результате реакции образуется вода, а электроны из камеры анода перемещаются в электроцепь, подсоединенную к мотору. Проще говоря, мы получаем электрический ток, который и питает двигатель.

Водородные двигатели на основе топливных элементов сегодня используются на автомобилях «Нива», оснащенных энергоустановкой «Антэл-1», и машинах «Лада 111» с агрегатом «Антел-2», которые были разработаны уральскими инженерами. В первом случае одного заряда хватает на 200 км, а во втором – на 350 км.

Следует отметить, что из-за дороговизны металлов (палладия и платины), входящих в конструкцию таких водородных двигателей, подобные установки имеют очень большую стоимость, что существенно увеличивает и цену транспортного средства, на котором они установлены.

Водородные двигатели внутреннего сгорания

Данный тип силовых установок очень похож на распространенные сегодня моторы на пропане, поэтому, чтобы перейти с пропана на водородное топливо, достаточно просто перенастроить двигатель. Уже существует немало примеров подобного перехода, но нужно сказать, что в этом случае КПД будет несколько ниже, чем при использовании топливных элементов. В то же время, для получения 1 кВт энергии водорода потребуется меньше, что вполне компенсирует данный недостаток.

Использование этого вещества в обычном моторе внутреннего сгорания вызовет целый ряд проблем. Во-первых, высокая температура сжатия «заставит» водород вступить в реакцию с металлическими элементами двигателя или даже моторным маслом. Во-вторых, даже небольшая утечка при контакте с раскаленным выпускным коллектором точно приведет к возгоранию.

По этой причине для создания водородных конструкций используются только силовые агрегаты роторного типа, так как их конструкция позволяет уменьшить риск возгорания за счет расстояния между впускным и выпускным коллектором. В любом случае, все проблемы пока удается обходить, что позволяет считать водород достаточно перспективным топливом.

Хорошим примером транспортного средства с водородной установкой может послужить экспериментальный седан BMW 750hL, концепт которого был представлен еще в начале 2000-х годов. Автомобиль оснащен двенадцатицилиндровым мотором, работающим на основе ракетного топлива и позволяющим разогнать машину до 140 км/час. Водород в жидкой форме хранится в специальном баке, и одного его запаса хватает на 300 километров пробега. Если же он полностью расходуется, система автоматически переключается на бензиновое питание.

Водородный двигатель на современном рынке

Последние исследования ученых в области эксплуатации водородных двигателей показали, что они не только очень экологичны (как электродвигатели), но могут быть очень эффективными в плане производительности. Более того, по техническим показателям водородные силовые установки обходят своих электрических собратьев, что уже было доказано (к примеру, Honda Clarity).

Также следует отметить, что, в отличие от систем Tesla Powerwall, водородные аналоги имеют один существенный недостаток: зарядить аккумулятор при помощи солнечной энергии уже не получится, а вместо этого придется искать специальную заправочную станцию, которых на сегодняшний день даже в мировом масштабе насчитывается не так уж и много.

Сейчас Honda Clarity выпущен достаточно ограниченной партией, и приобрести автомобиль можно только в Стране восходящего солнца, так как в Европе и Америке транспортное средство появится только в конце 2016 года.

Также в наше время выпускаются и другие транспортные средства, использующие водородное топливо. К ним относятся Mazda RX-8 hydrogen и BMW Hydrogen 7 (гибриды, работающие на жидком водороде и бензине), а также автобусы Ford E-450 и MAN Lion City Bus.

Среди легковых автомобилей самыми заметными представителями водородных транспортных средств на сегодня являются автомобили Mercedes-Benz GLC F-Cell (есть возможность подзарядки от обычной бытовой сети, а суммарный запас хода составляет около 500 км), Toyota Mirai (работает только на водороде, и одной заправки должно хватать на 650 км пути) и Honda FCX Clarity (заявленный запас хода достигает 700 км). Но и это еще не все, ведь автотранспорт на водородном топливе выпускается и другими компаниями, например, Hyundai (Tucson FCEV).

Плюсы и основные недостатки водородных двигателей

При всех своих преимуществах, нельзя сказать, что водородный транспорт лишен определенных недостатков. В частности, необходимо понимать, что горючая форма водорода при комнатной температуре и нормальном давлении представлена в виде газа, что вызывает определенные трудности в хранении и транспортировке такого топлива. То есть существует серьезная проблема конструирования безопасных резервуаров для водорода, применяющегося в качестве топлива для автомобилей.

Кроме того, баллоны с этим веществом требуют периодической проверки и сертификации, которые могут выполняться только квалифицированными специалистами, имеющими соответствующую лицензию. Также к этим проблемам стоит добавить и дороговизну обслуживания водородного мотора, не говоря уже об очень ограниченном количестве заправочных станций (по крайней мере, в нашей стране).

Не стоит забывать и о том, что водородная установка увеличивает вес автомобиля, из-за чего он может оказаться не столь маневренным, как вам бы того хотелось. Поэтому, учитывая все вышесказанное, хорошенько подумайте: стоит ли приобретать водородное транспортное средство, или пока с этим лучше повременить.

Однако нужно сказать, что и преимуществ в подобном решении немало. Во-первых, ваш автомобиль не будет загрязнять окружающую среду токсичными выхлопными газами, во-вторых, массовое производство водорода может помочь решить проблему резко меняющихся цен на топливо и перебоев в поставках обычных видов топливных жидкостей.

К тому же, во многих странах уже построены сети трубопроводов для метана, и их несложно адаптировать для прокачки водорода с последующей доставкой к заправкам. Производить водород можно как в малых масштабах, то есть на местном уровне, так и массово – на крупных, централизованных предприятиях. Рост производства водорода послужит дополнительным стимулом для роста поставок этого вещества в бытовых целях (например, для отопления домов и офисов).

Водородный двигатель принцип работы

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

• Устройство водородного двигателя
• Принцип работы
• Водородные топливные элементы
• Принцип работы
• Особенности гибридных конструкций
• Водород как горючее

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Главное отличие двигателей на водороде от привычных нам сейчас бензиновых либо дизельных аналогов заключается в способе подачи и воспламенении рабочей смеси. Принцип преобразования возвратно-поступательных движений КШМ в полезную работу остается неизменным. Ввиду того что горение топлива на основе нефтепродуктов происходит медленно, камера сгорания наполняется топливно-воздушной смесью немного раньше момента поднятия поршня в свое крайнее верхнее положение (ВМТ). Молниеносная скорость реакции водорода позволяет сдвинуть время впрыска к моменту, когда поршень начинает свое возвратное движение к НМТ. При этом давление в топливной системе не обязано быть высоким (4 атм. достаточно).

В идеальных условиях водородный двигатель может иметь систему питания закрытого типа. Процесс смесеобразования происходит без участия атмосферного воздуха. После такта сжатия в камере сгорания остается вода в виде пара, который проходя через радиатор, конденсируется и превращается обратно в Н2О. Такой тип аппаратуры возможен в том случаи, если на автомобиле установлен электролизер, который отделит с полученной воды водород для повторной реакции с кислородом.

На практике такой тип системы осуществить пока что сложно. Для исправной работы и уменьшения силы трения в моторах используется масло, испарения которого являются частью отработанных газов. На современном этапе развития технологий устойчивая работа и беспроблемный запуск двигателя, работающего на гремучем газе, без использования атмосферного воздуха неосуществимы.

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.

В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной).  Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода.  В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них. В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Такая реакция образует воду,  при этом электроны из камеры с анодом поступают в электрическую цепь. Указанная цепь подключена к двигателю. Простыми словами, образуется электричество, которое заставляет двигатель работать от такого водородного топливного элемента.

Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. 

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

• Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
• Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
• Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения.

Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Принцип работы

Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:

1. Моторы внутреннего сгорания;
2. Двигатели на водородных элементах.

Водородные моторы внутреннего сгорания

В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.

В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).

В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.

После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.

Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от h3O для последующей реакции с O2.

Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.

Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.

Двигатели на водородных элементах

Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).

В анодную секцию подается h3, а в катодную камеру — O2. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).

Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.

Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.

Водородные топливные элементы

Водородный топливный элемент, с конструктивной точки зрения, является своеобразной аккумуляторной «батарейкой» с высокими показателями коэффициента полезного действия (порядка 50%). Внутри корпуса протекают физико-химических процессы с участием специальной мембраны, отвечающей за проведение протонов. Посредством такого мембранного элемента происходит деление корпуса на пару частей – резервуар с анодом и камеру с катодом.

Камера с анодом заполняется водородом, а в катодную часть поступает атмосферный кислород. В качестве покрытия электродов используются дорогостоящие редкоземельные металлы, включая платину. Особенности поверхности обеспечивают взаимодействие с водородными молекулами, в результате чего происходит потеря электронов. Одномоментно с этим процессом выполняется прохождение протонов сквозь мембрану к катоду. Благодаря такому воздействию катализатора протоны соединяются с поступившими извне электронами.

Результат произошедшей реакции – образование воды и поступление электронов из анодной камеры в электрическую цепь, подключённую к силовому агрегату. Таким образом, двигатель приводится в движение водородным топливным элементом и может проработать порядка 200-250 км. Тормозит применение такой технологии и серийный выпуск автомобилей с водородными двигателями необходимость использовать в конструкции элементов платину, палладий и другие дорогостоящие металлы.

Принцип работы

Устройство водородных двигателей не отличается особой сложностью. Главным отличием является способ подачи и воспламенения смесей при полном сохранении основного принципа преобразования. При этом на фоне традиционного бензина и дизеля, водородное топливо обеспечивает мгновенную скорость реакции даже в условиях незначительного уровня давления внутри топливной системы. Для образования смеси участие воздуха не является необходимым, а остающийся в камере сгорания пар, после прохождения сквозь радиатор и конденсации, снова становится Н2О.

Безусловно, топливный элемент в данном варианте предполагает использование специального электролизера, обеспечивающего выделение достаточного количества водорода для участия в возобновлённом гидролизе с кислородом. Основная проблема состоит в том, что в современных реалиях данный вариант практически невыполним. Современные технологии не гарантируют стабильность функционирования и беспроблемный запуск мотора при отсутствии атмосферного воздуха.

Особенности гибридных конструкций

Характеристики, которыми обладает водородное топливо, активно использовались многими конструкторами с целью создания уникального гидродвигателя внутреннего сгорания. Например, разработанный В.С. Кащеевым метод – это принципиально иная установка, имеющая не только традиционный подающий воздух впускной клапан и выпускное устройство отвода выхлопных газов, но и отдельный клапанный механизм подачи водорода, а также свечу зажигания в головке блоков цилиндров.

Несмотря на некоторые принципиальные отличия, механизм работы остаётся неизменным, поэтому любые гибридные силовые агрегаты принято считать переходной стадией от применения дизеля и бензина к использованию водородного топлива. Благодаря высоким показателям КПД, лёгкое химическое вещество вводится в состав топливно-воздушных смесей, что значительно повышает степень сжатия, а также снижает токсичность выхлопов. Кроме этого, взаимодействие кислорода с водородом сопровождается выделением достаточного количества энергии, которая нужна автомобильным электродвигателям.

Водород как горючее

Первым делом хочется понять, что собой представляет двигатель на водороде. А для этого нам необходимо изучить сам водород как эффективный источник энергии, то есть альтернатива привычному нам топливу.

Каждый прекрасно знает, что в обычном двигателе с системой внутреннего сгорания, который работает на бензине, происходит смешивание топлива с воздухом. Затем эта смесь поступает внутрь цилиндров, где и сгорает. Это создаёт энергию для перемещения поршней, что и способствует в итоге движению ТС.

У водорода есть свои нюансы, которые проявляются в следующем:

• когда сжигается смесь с использованием водорода, на выходе получается только обычный водяной пар;
• на воспламенение водорода уходит меньше времени, чем в случае с дизельным или традиционным бензиновым топливом;
• детонационная устойчивость вещества способствует увеличению степени сжатия;
• показатели теплоотдачи состава превосходят топливовоздушную смесь на 250%;
• водород является летучим газом, из-за чего он может проникать в малейшие полости и зазоры;
• лишь некоторые металлы способны справиться с воздействием воспламеняющегося водорода;
• такое топливо можно хранить в жидком или сжатом агрегатном состоянии;
• если ёмкость получает пробой или небольшую трещину, всё топливо испаряется довольно быстро;
• чтобы вступить в реакцию с кислородом, нижний уровень газа составляет 4%;
• последняя особенность позволяет настраивать необходимые оптимальные режимы для двигателя за счёт дозировки консистенции.

Если принимать во внимание все рассмотренные особенности, можно с уверенностью сказать, что вариант с использованием чистого водорода в обычном ДВС невозможен. Чтобы добиться желаемого, необходимо обязательно внести некоторые изменения в конструкцию, а также установить дополнительное оборудование.

В чём опасность такого топлива

Водород позиционируется как взрывоопасное вещество. Именно это можно справедливо считать главной опасностью и проблемой всей технологии водородных моторов.

Сочетаясь с окислителем, в качестве которого выступает кислород, увеличивается риск воспламенения, и также возникает угроза взрывов. Исследования показатели, что на воспламенение водорода уходит около десятой доли энергии, требуемой при воспламенении топливовоздушной смеси. Фактически можно обойтись небольшой статической искрой, дабы водород вспыхнул.

Есть ещё одна опасность. Газ невидимый, и даже в процессе горения его практически незаметно. Невидимость огня усложняет возможность бороться с ним.

Нельзя забывать об опасности вещества для самого человека. Находясь в зоне с повышенной концентрацией газа в воздухе, может наступить удушье. А распознать наличие вещества крайне проблематично. Объясняется это отсутствием запаха и цвета. То есть человеческий газ не способен его разглядеть, а нос не может разнюхать.

В качестве последнего аргумента в пользу того, что водород действительно опасен, выступает факт его очень низкой температуры в случае нахождения в сжиженном состоянии. Контакт с таким веществом способен спровоцировать обморожение.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 3.7 из 5.

Электромобили на водородных топливных элементах

Электромобили на топливных элементах питаются от самого распространенного элемента во Вселенной: водорода. Хотя автомобиль на топливных элементах работает на электричестве, он работает иначе, чем автомобили с аккумуляторным питанием или гибридные автомобили с подключаемым модулем. В топливном элементе водород вступает в электрохимическую реакцию, производя электричество для питания автомобиля.

Как они работают

Автомобили на топливных элементах работают на сжатом газообразном водороде, который подается в бортовой «стек» топливных элементов, который не сжигает газ, а вместо этого преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию. Затем это электричество питает электродвигатели автомобиля. Выбросы выхлопных газов равны нулю, а единственными отходами является чистая вода.

Конструкция топливного элемента аналогична батарее. Водород поступает на анод, где контактирует с катализатором, способствующим разделению атомов водорода на электрон и протон. Электроны собираются токопроводящим коллектором, который подключен к высоковольтной схеме автомобиля, питая бортовую батарею и/или двигатели, вращающие колеса.

1. Блок топливных элементов — Совокупность многочисленных топливных элементов, которые объединяют кислород и водород для выработки электроэнергии и питания электродвигателя
2. Топливный бак – Газообразный водород хранится в баках, армированных углеродным волокном, для подачи топлива в блок топливных элементов
3. Электродвигатель — приводит автомобиль в движение за счет энергии, вырабатываемой блоком топливных элементов
4. Аккумулятор – Захватывает энергию от рекуперативного торможения и обеспечивает дополнительную мощность для электродвигателя
5. Выхлоп – Побочным продуктом реакции, происходящей в блоке топливных элементов, является водяной пар, который выбрасывается через выхлоп

Производительность

Автомобили на водородных топливных элементах бесшумны, очень энергоэффективны, не производят вредных выбросов и имеют такой же запас хода и характеристики, что и бензиновые аналоги. Водители считают запас хода, время дозаправки, выбросы, мощность и производительность ценными характеристиками автомобиля.

Поощрения

Автомобили на топливных элементах имеют право на скидку в размере 5 000 долларов США (7 000 долларов США для покупателей, имеющих право на получение дохода) от Калифорнийского проекта скидок на чистые транспортные средства. Они также имеют право на наклейку Clean Air Vehicle для вождения в одиночку по полосам для автомобилей, а также на различные программы поддержки владения чистым транспортом в малообеспеченных и неблагополучных сообществах. Проверьте другие поощрения в вашем регионе.

Дополнительные ресурсы

Калифорнийские водородные инициативы
Получите последние нормативные обновления по водородной инфраструктуре от Калифорнийского совета по воздушным ресурсам (CARB).

Калифорнийское партнерство по топливным элементам (CaFCP)
Сотрудничество между промышленностью и правительством, направленное на расширение рынка электромобилей на топливных элементах, работающих на водороде.

Министерство энергетики США – Транспортные средства на топливных элементах
Веб-сайт федерального правительства, на котором представлен обзор технологии топливных элементов и сравнение доступных моделей.

Калифорнийский совет по водородному бизнесу (CHBC)
Группа по защите интересов, состоящая из более чем 100 компаний и агентств, работающих над продвижением коммерциализации производства водорода и топливных элементов.

Электромобили для всех автомобилей на топливных элементах
Полный список моделей электромобилей на топливных элементах, доступных в настоящее время в Калифорнии, включая льготы.

Как работают водородные двигатели?

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

26 января 2022 г. Джим Небергалл, генеральный директор подразделения водородных двигателей

Водород становится все более популярным энергоносителем. Его можно легко получить из воды с использованием возобновляемой электроэнергии, и он сгорает без выбросов парниковых газов. Он бесцветный, без запаха и не проливается. Неудивительно, что существует большой интерес к водородным двигателям как части нулевого направления.

Как водородное топливо может приводить в движение транспортное средство?

Использовать водород для питания двигателя или мотора проще, чем вы думаете. Есть два способа сделать это.

Первый способ включает в себя устройство, известное как топливный элемент. Топливный элемент преобразует водород в электричество, которое затем приводит в действие электродвигатели автомобиля, как и в любом другом электромобиле.

Другой способ — водородные двигатели; двигатели внутреннего сгорания, в которых в качестве топлива используется водород. Каждый метод имеет свои преимущества и области применения, где они лучше всего подходят. Однако последний, использующий двигатели внутреннего сгорания, является более привычной технологией.

На самом деле, один из самых первых двигателей внутреннего сгорания работал на смеси водорода и кислорода и имел электроискровой механизм зажигания. Его изобретатель, бывший офицер швейцарской артиллерии Франсуа Исаак де Риваз, использовал его для создания транспортного средства, способного перевозить тяжелые грузы на короткие расстояния.

Дизельный двигатель, двигатель, работающий на природном газе, или двигатель, работающий на водороде

Сегодня, если бы вы увидели современный двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для работы на водороде, вы могли бы не знать, что он не предназначен для природного газа. Четырехтактные водородные двигатели внутреннего сгорания (водородные двигатели внутреннего сгорания) работают по тому же циклу, что и обычные двигатели, работающие на природном газе, и имеют почти те же компоненты — блок цилиндров, кривошип, головки цилиндров, систему зажигания, установочные детали и т. д.

Дизельные и водородные двигатели также имеют схожие компоненты. К ним относятся блок двигателя, кривошип и установочные детали, такие как опоры и кожухи маховика.

Компания Cummins Inc. использует наши существующие платформы и опыт в области технологии искрового зажигания для создания водородных двигателей. Наш водородный двигатель представляет собой вариант двигателя с искровым зажиганием, аппаратное обеспечение которого аналогично двигателям на природном газе и бензиновым двигателям.

Высокая степень унификации компонентов двигателя обеспечивает преимущества масштаба. Эта экономия за счет масштаба имеет решающее значение на пути транспортного сектора к снижению выбросов. Это снижает затраты и обеспечивает необходимую надежность.

Существуют также различия между водородными двигателями и другими двигателями с искровым зажиганием, такими как двигатели, работающие на природном газе, и бензиновые двигатели.

Например, различия в физических свойствах водорода влияют на дозирование и впрыск топлива и воздуха. Преждевременное зажигание является более серьезной проблемой для водородных двигателей, чем для бензиновых, потому что водород воспламеняется намного легче. Непосредственный впрыск — один из способов решить проблемы с преждевременным зажиганием. Системы прямого впрыска вводят топливо-водород, в данном случае — непосредственно в цилиндры, а не во впускной коллектор или порты. Если впрыск происходит в то время, когда впускной клапан закрыт, можно избежать обратного воспламенения. Другое решение состоит в том, чтобы полностью спроектировать систему сжигания водорода.

Другим соображением является образование оксидов азота или NOx. NOx является атмосферным загрязнителем, который может ухудшить качество воздуха и привести к коричнево-оранжевой дымке, которая летом образуется над некоторыми крупными городами.

При горении водорода в присутствии большого количества кислорода образуется очень мало NOx. Однако при сжигании водорода при соотношениях компонентов топливовоздушной смеси, близких к стехиометрическим, может образовываться значительное количество NOx. В результате водородные двигатели обычно настроены на работу на обедненной смеси с коэффициентом избытка воздуха 2 или выше. Это означает, что в цилиндры необходимо подать примерно в два раза больше воздуха, чем для стехиометрического двигателя. Водородным двигателям часто требуется система очистки выхлопных газов для удаления этого избытка NOx.

Могут ли водородные двигатели работать в грузовиках и автобусах средней и большой грузоподъемности?

Водородные двигатели внутреннего сгорания привлекают автопроизводителей по двум основным причинам. Во-первых, это их сходство с традиционными двигателями внутреннего сгорания. Во-вторых, способность водорода использовать автомобили в качестве топлива с нулевым содержанием углерода.

Производитель оригинального оборудования (OEM) может создавать автомобили с водородными двигателями, очень похожими на существующие двигатели внутреннего сгорания. Большинство других компонентов и программного обеспечения автомобиля остались прежними.

Водородные двигатели также привлекательны для конечных пользователей. Водородные двигатели выглядят, звучат и работают так же, как двигатели внутреннего сгорания, к которым привык каждый механик в мире. Их надежность и долговечность не уступают дизельным двигателям.

Компания Cummins в настоящее время проводит испытания водородных двигателей для снижения рисков водородного охрупчивания и эрозии. Мы будем делиться нашими выводами по ходу наших тестов.

Коммерческие операторы автопарка могут приобретать автомобили с водородными двигателями, не беспокоясь об инвестициях в совершенно новую технологию.

Примеры использования водородных двигателей в секторах мобильности и транспорта также выходят за рамки грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности. Вы можете найти пользователей, оценивающих водородные двигатели в судостроении, строительстве и других областях.

Таким образом, вы можете не сразу узнать, что транспортное средство предназначено для работы на водороде, если вы увидите его двигатель, но если вы увидите его топливный бак, вы сразу узнаете. Хранение водорода на борту автомобилей становится безопасным и становится более экономичным и практичным. Cummins недавно создала совместное предприятие с NPROXX, лидером в области хранения и транспортировки водорода для резервуаров для хранения водорода. Это совместное предприятие будет предоставлять клиентам продукты для хранения водорода и сжатого природного газа как для автомобильного, так и для железнодорожного транспорта.

Никогда не пропустите последние новости и будьте впереди. Зарегистрируйтесь ниже, чтобы получать последние новости о технологиях, продуктах, отраслевых новостях и многом другом.

Теги

Бизнес-сегмент двигателей

Водород

Устойчивое развитие

Тяжелые грузовики

Никогда не пропустите последние новости

Будьте в курсе последних новостей о новых технологиях, продуктах, отраслевых тенденциях и новостях.

Адрес электронной почты

Компания

Присылайте мне последние новости (отметьте все подходящие варианты):

Грузоперевозки

Автобус

Пикап

Строительство

Сельское хозяйство

Джим Небергалл (Jim Nebergall) — генеральный менеджер направления водородных двигателей в Cummins Inc. и возглавляет глобальные усилия компании по коммерциализации двигателей внутреннего сгорания, работающих на водороде. Водородные двигатели внутреннего сгорания — важная технология на ускоренном пути компании к обезуглероживанию.

Джим пришел в Cummins в 2002 году и занимал многочисленные руководящие должности в компании. В последнее время Джим был директором по стратегии и управлению продуктами в североамериканском бизнесе по производству двигателей для шоссейных дорог. Джим увлечен инновациями и посвятил свою карьеру в Cummins развитию технологий, улучшающих окружающую среду. Он расширил границы инноваций, ориентированных на клиента, чтобы позиционировать Cummins как ведущего поставщика силовых агрегатов, управляя портфелем, начиная от передовых дизельных и газовых двигателей до гибридных силовых агрегатов.

Джим окончил Университет Пердью со степенью бакалавра в области электротехники и вычислительной техники. В 2007 году он получил степень магистра делового администрирования в Университете Индианы.

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

10 ноября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Автором этой статьи является Чак МакКлагерти, Bear Electric, авторизованный дилер Cummins.

Смартфоны, смарт-телевизоры, виртуальные помощники, смарт-термостаты, смарт-замки и дверные звонки. Теперь наши дома заполнены умными устройствами. К сожалению, большинство из них становятся бесполезными без энергии для запуска или перезарядки. Вот почему домовладельцам следует подумать об установке одного интеллектуального устройства в первую очередь: домашнего резервного генератора.

Как авторизованный дилер Cummins, я устанавливаю множество домашних резервных генераторов Cummins QuietConnect™ по всему Орегону. В условиях все более суровых погодных условий, веерных отключений электроэнергии и старения электросетей я могу с уверенностью сказать вам, что резервный генератор — это выгодное вложение.

Лучшая часть владения одним из этих умных устройств? Вам не нужно указывать, когда включать и выключать. Он делает это автоматически.

Вкратце, вот процесс:

Когда мы устанавливаем домашний резервный генератор Cummins, мы также устанавливаем автоматический переключатель Cummins. Этот автоматический переключатель постоянно контролирует электроэнергию, поступающую в дом. Если он обнаружит перерыв в обслуживании, он автоматически отключит дом от линии электроснабжения за долю секунды и вместо этого включит генератор Cummins для питания дома. Генератор питается либо от линии природного газа, либо от баллона с пропаном.

Пока генератор Cummins питает дом, автоматический переключатель будет продолжать контролировать линию электроснабжения. Как только он обнаружит, что питание было восстановлено, он автоматически отключит генератор от электрической системы дома и снова подключит электроэнергию.

Вам не нужно ничего делать. Нада. пшик. Генератор и безобрывный переключатель делают всю работу. В некоторых случаях вы можете даже не осознавать, что отключилось электричество, пока не выглянете в окно и не увидите, что во всех домах ваших соседей темно.

Не менее важно, чтобы авторизованный дилер Cummins профессионально установил резервный генератор и автоматический переключатель, чтобы убедиться, что вы выбрали генератор подходящего размера для своего дома. Если он слишком мал, нагрузка не сможет питать все в доме. Если он слишком большой, вы будете потреблять дополнительный природный газ или пропан при его использовании.

Самый простой способ убедиться, что вы выбрали генератор нужного размера, — обратиться к дилеру. Но если вы хотите получить представление о том, сколько генератора вам понадобится, у Cummins есть отличная запись в блоге о расчете необходимой мощности генератора, или вы можете использовать калькулятор размера генератора на Cummins.com.

Мы живем в мире, полном умных устройств. Убедитесь, что вы можете поддерживать работу своего генератора во время перебоев в подаче электроэнергии с помощью домашнего резервного генератора Cummins QuietConnect. Чтобы найти ближайшего к вам дилера, воспользуйтесь системой поиска дилеров Cummins. Или, если вы живете в Орегоне, просто свяжитесь со мной по телефону (503) 678-3417 или [электронная почта защищена] 

Теги

Дилеры для дома и малого бизнеса

Дома и малый бизнес

Производство электроэнергии

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

25 октября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Cummins Inc. (NYSE: CMI) рада сообщить, что 1-800-CUMMINS будет предлагать продажу программного обеспечения в качестве дополнительной функции. Набор программного обеспечения, поддерживаемого этой новой функцией, включает INSITE, QSOL, PowerSpec, INCAL и Guidanz IA. Предоставление этого через 1-800-CUMMINS упростит передачу клиентов, сократит время простоя и обеспечит нашим клиентам оперативную и упреждающую поддержку при продаже программного обеспечения каждый раз.

Что изменилось?

•    Новый вариант продажи программного обеспечения на 1-800-CUMMINS™  
•    Все звонки на старые номера будут перенаправлены на 1-800-CUMMINS™

Что останется прежним?

•    Клиенты по-прежнему могут звонить по номеру 1-800-CUMMINS™, чтобы получить поддержку по запчастям, задать общие вопросы о продуктах и ​​услугах, а также получить техническую поддержку поставщиков услуг для двигателей, генераторов и цифровых продуктов Cummins.

Когда произошло изменение?

•    понедельник, 10 октября 2022 г.

 «Я в восторге от этого нового предложения, которое мы предлагаем нашим клиентам. Это не только поможет им быстрее получить необходимую им поддержку, но и упростит работу с клиентами», — добавил Грег Элингер, исполнительный директор Centralized Solutions. «Наши клиенты полагаются на нас, чтобы развивать их бизнес, и надежные решения, которые легко и доступно поставляются экспертами, которым не все равно, — это один из способов, которым мы это делаем».

Бирки

Запчасти и обслуживание

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

19 октября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Охватывает семь производственных предприятий с общей установленной мощностью 16,5 МВт, что значительно снижает выбросы углерода на объектах и ​​в процессе эксплуатации.

Cummins China и EDF Renewables подписали в Пекине соглашение о закупке фотоэлектрической энергии, направленное на сокращение потребления электроэнергии из традиционных сетей и сокращение выбросов углерода на объектах и ​​предприятиях Cummins. Cummins предоставит крышу и пространство на земле и будет потреблять вырабатываемую солнечную энергию, EDF Renewables будет отвечать за инвестиции, установку и эксплуатацию оборудования для производства солнечной фотоэлектрической энергии. ВАН Нинг, вице-президент Cummins, и Эрванн Дебос, генеральный директор EDF Renewables China, завершили подписание контракта от имени обеих сторон.

EDF — мировой лидер в области возобновляемых источников энергии, включая ветровую и солнечную. EDF Renewables обладает обширными техническими возможностями и опытом обслуживания в области производства фотоэлектрической энергии. Партнерство установит систему распределенной фотоэлектрической генерации на 7 производственных предприятиях в Пекине, Уси, Ухане, Чунцине и Лючжоу. При общей установленной мощности 16,5 МВт проект может обеспечить выработку около 280 млн кВт·ч электроэнергии за 20 лет, сократив выбросы углерода примерно на 158 000 тонн.

«Мы рады, что Cummins и EDF работают вместе в области распределенной фотоэлектрической энергии, чтобы предоставить Cummins новые возможности для расширения потребления зеленой энергии и сокращения выбросов при работе завода. Это поможет Cummins добиться использования возобновляемой электроэнергии более чем на 10 % от общего потребления электроэнергии в регионе Китая к 2023 г. Этот проект еще больше расширит наши возможности в области экологичного производства и эксплуатации, а также обеспечит нам хорошие позиции для устойчивого развития», — сказал ВАН Нинг.  

В настоящее время использование крыши здания для установки фотоэлектрической системы является очень эффективным способом для корпоративных клиентов сократить выбросы углекислого газа. Cummins и EDF подписали контракт на покупку электроэнергии сроком на 20 лет, что позволяет одновременно достичь целей по сокращению выбросов углерода и экономии затрат на электроэнергию.

Эрванн Дебос сказал на церемонии подписания: «Для нас большая честь предоставить Cummins распределенные фотоэлектрические решения для возобновляемых источников энергии, чтобы помочь Cummins достичь своих стратегических целей PLANET 2050. EDF Renewables стремится работать рука об руку с клиентами, чтобы обеспечить самое передовое интегрированное управление энергопотреблением. решения для низкоуглеродной трансформации предприятий и для расширения возможностей глобального энергетического перехода».

Теги

Китай

Устойчивое развитие

Отдел новостей Cummins:
Наши инновации, технологии и услуги

13 сентября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Девяносто процентов американского бизнеса составляют малые и средние предприятия. Они являются настоящими двигателями нашей экономики, в которых работают миллионы рабочих. Поскольку многие из них ищут новые способы расширения своих услуг, получения дохода и развития своего бизнеса, домашние резервные и портативные генераторы Cummins могут стать новым источником дохода.

Серебряная подкладка в темных облаках

По данным Associated Press, количество отключений электроэнергии из-за неблагоприятных погодных условий удвоилось за последние два десятилетия, что создает нагрузку на стареющую энергосистему нашей страны. Это привело к увеличению частоты и продолжительности отключений электроэнергии. Эти частые отключения создают потребность в надежном резервном питании для домашних хозяйств и других предприятий. А для предприимчивых предприятий малого и среднего бизнеса удовлетворение этой потребности с помощью генераторов Cummins представляет собой огромную возможность.

Какие предприятия могли бы получить наибольшую выгоду от того, чтобы стать авторизованными дилерами Cummins? Вот наша пятерка лучших:

1. Генеральные подрядчики — Когда случаются стихийные бедствия, такие как ледяные бури, ураганы, сильные ветры, лесные пожары или землетрясения, потеря электроэнергии — не единственная проблема, с которой сталкиваются клиенты. Часто бывает физическое повреждение имущества, которое необходимо отремонтировать. Когда они помогают клиентам в восстановлении, генеральные подрядчики имеют возможность оценить потребности дома или предприятия в энергии и предложить добавить домашний резервный генератор Cummins QuietConnect™. Если заказчик соглашается, генподрядчик получает не только прибыль от продажи генератора, но и работы по его установке.

2. Электрики — Хороший электрик — надежный источник информации. Мало того, что они являются экспертами в области потока электронов, они часто знают конкретные электрические схемы своих клиентов. После длительного отключения электроэнергии многих часто спрашивают: «Что вы можете сделать, чтобы у меня не отключилось электричество в следующий раз, когда электричество отключится?» Электрики, продающие и устанавливающие домашние резервные генераторы Cummins QuietConnect, могут сказать: «Да, есть». Установка домашних резервных генераторов может быть еще одной ценной услугой, которую предоставляют электрики.

3. Подрядчики по отоплению и охлаждению — Во время отключения электроэнергии одной из наиболее важных систем, отключенных для владельцев домов и предприятий, является их система центрального отопления и охлаждения. Нахождение без тепла или прохладного воздуха в течение длительного периода времени не только неудобно, но и может быть опасным, если температура на улице экстремально высока. Таким образом, естественно, что после восстановления энергоснабжения поиск способа сохранить систему HVAC включенной во время следующего отключения электроэнергии становится первостепенной задачей. Поскольку подрядчики по отоплению и охлаждению являются экспертами в установке больших систем в домах и на предприятиях, добавление резервных генераторов Cummins QuietConnect в дома и на предприятия является естественным способом добавить еще один центр прибыли в их бизнес.

4. Интернет-магазины — До сих пор мы обсуждали резервные генераторы. Для предприятий, которые не специализируются на постоянной установке генераторов, портативные генераторы Cummins могут приносить прибыль. Хотя портативные генераторы можно использовать во время отключения электроэнергии, они лучше подходят для небольших задач благодаря своей портативности. Это делает их идеальными для кемпинга, парковки, строительства и многого другого. Благодаря прочной и надежной репутации Cummins наши портативные генераторы идеально подходят для розничных продавцов, ориентированных на эти сегменты рынка.

5. Монтажники солнечных панелей — Большинство домашних солнечных панелей подключаются непосредственно к электросети.