Топливные элементы для автомобилей: историческая справка и особенности
Упоминание о топливной батарее можно найти в источниках первой половины 19 века. Над ним усиленно трудился Вильям Р. Грув, экспериментируя с серной кислотой и водородом. В результате окисления атомов Н2 образовывалась вода и выделялось огромное количество энергии. Результаты исследований долгое время были доступны ограниченному кругу лиц (учёным и ракетостроителям). Сегодня же технология популяризирована и активно внедряется в различные сферы жизни, включая и отрасль автомобилестроения.
В перспективе можно ожидать смену традиционных ДВС на экономически более выгодный и максимально эффективный топливный элемент. Ведь такие системы обладают весомым преимуществом: возможностью активного преобразования энергии из одной формы в другую и обратно.
Типы и принцип работы топливных элементов
Как важный конструктивный компонент автомобиля, топливный элемент трансформирует энергию и обеспечивает бесперебойную работу всех сигнальных приборов и других систем. Отличие элементов лишь в составе электролитов, которым они наполнены. Одни компоненты чрезмерно громоздкие и тяжелые, иные более лёгкие и компактные. Различают:
- Щелочные компоненты – восприимчивы к примесям, потому требуют исключительно чистого топлива, что малоэффективно для автомобилестроения.
- Элементы с основой из фосфорной кислоты – нуждаются в длительном прогреве, что осложняет их интеграцию в автомобиль.
- Твёрдокислые формы – также требует высоких температур для эффективной работы.
- Протонно-обменный компонент мембранного типа (ПОМ) – наиболее перспективный в машиностроении. С лёгкостью приводит в движение различные ТС и не требует высоких температур для разгона.
Суть работы ПОМ заключается в расщеплении атомов водорода на протоны и нейтроны под действием с электродами батареи. Протоны проходят свозь мембрану, выдавая электрический ток, оставшиеся атомы Н2 кооперируются с О2 и образуется побочный продукт реакции – вода. Водяной пар, в отличие от выхлопных газов, неопасен для окружающей среды, что объясняет экологичность проекта. Для ускорения реакции в конструкции элемента предусмотрен катализатор из особого платинового сплава, способствующего соединению кислорода и водорода.
ПОМ элементы активно применяются в электромобилях нового поколения таких корпораций гигантов, как Honda, Toyota, Ford, GM и другие. Первой технологию внедрила компания DaimlerChrysler ещё в начале 90-х годов прошлого века.
Производство протонно-обменных мембранных топливных элементов перспективное мероприятие, ведь объемы водорода в теории безграничны, а сам процесс энергоемкий и безопасный для человека и среды.