Вы просматриваете: Главная > Авторемонт разное > Cерийное будущее: революционный…
Post Icon

Cерийное будущее: революционный…

Опубликовано в Авторемонт разное
4 Фев 2010

Cерийное будущее: революционный...

Cерийное будущее: Революционный пакет водородных топливных ячеек

    Honda FCX Clarity Принцип действия топливного элемента Главные компоненты водородной топливной ячейки — электроды, полимерная протонообменная мембрана, делающая роль жёсткого электролита, и катализатор. Водород под давлением поступает на поверхность анода, наряду с этим он распадается на два иона и два электрона (катализатор активизирует данный процесс).
    Электроны уходят во внешнюю цепь, образуя электрический ток, и попадают на катод. Одвременно с этим на катод кроме этого поступает кислород из воздуха, что рекомбинирует с ионами водорода, прошедшими через мембрану, и электронами из внешней цепи, образуя воду.
    Компоновка энергетической установки Honda FCX Clarity разрешает реализовать и просторный салон, и вместительный багажник, и шасси с острой управляемостью Электрический силовой агрегат FCX Clarity Соосная схема. Расположив основной трансмиссионный вал в полого ротора на постоянных магнитах, инженеры Honda смогли разместить двигатель, систему и трансмиссию охлаждения в едином корпусе 1999 Honda воображает первые прототипы водородных машин FCX-V1 и FCX-V2 2002 Прототип FCX-V4 стал первым водородным автомобилем в истории, одобренным к коммерческому применению 2004 Штат Нью-Йорк делается вторым корпоративным клиентом водородных машин Honda 2005 Honda воображает второе поколение модели FCX. Автомобиль передается в настоящую семью Джона Спаллино 2007 На автосалоне в Лос-Анджелесе Honda воображает FCX Clarity с пакетом топливных ячеек V Flow Stack третьего поколения 2008 FCX Clarity делается первым серийным водородным автомобилем

<p>

Линия по сборке FCX Clarity на заводе в Таканезава напоминает скорее научную лабораторию, чем автомобильный завод. Многие операции производятся в особых сверхчистых помещениях.

Сложнейший процесс изготовления топливных ячеек и последующий их монтаж в готовые пакеты осуществляются на предприятии Honda Engineering в местечке Хага. По словам начальника Центра перспективных разработок Honda Кацуаку Умитцу, предприятие уже сейчас способно создавать тысячи водородных машин каждый год, но из-за не сильный развития водородной инфраструктуры в течение ближайших трех лет выпустит только 200 экземпляров Honda FCX Clarity. До тех пор пока что любая FCX Clarity обходится компании в $1 млн.

Умитцу уверен, что через пара лет эта цифра будет снижена как минимум вдесятеро, а в будущем водородные машины смогут стать дешёвыми для массового потребителя.

На праздничной церемонии в Таканезава были названы первые пять обладателей FCX Clarity. Ими были голливудский продюсер Рон Йеркса, киноактриса Джейми Ли Кертис, автолюбитель и бизнесмен Джим Саломон, голливудская актриса Лора Хэррис и уникальный обладатель водородной модели FCX прошлого поколения Джон Спаллино.

Без детских заболеваний

В первый раз водородная Honda FCX Clarity была продемонстрирована в осеннюю пору прошлого года на автосалоне в Лос-Анджелесе. Всем желающим японцы предлагали опробовать новинку на ходу, но на протяжении тест-драйвов рядом не было ни одного технического эксперта Honda: вождение водородного FCX Clarity не требует никакого подготовки и специального обучения.

Дабы запустить силовую установку автомобиля, достаточно засунуть ключ в замок зажигания и надавить кнопку Power. Наряду с этим из-под капота не доносится тишина: о том, что машина готова к перемещению, сигнализируют только ожившие шкалы приборного щитка.

Место тахометра на панели с объемным изображением занял индикатор мощности. Шар с голубоватой подсветкой в его центре информирует водителя о текущем уровне потребления горючего. Острая управляемость, ставшая визиткой Honda, просторный салон, отменная шумоизоляция а также качественная аудиосистема разрешают с уверенностью сообщить — перед нами не лабораторный пример, а готовый к широкой продаже суперсовременный домашний автомобиль, нашпигованный новейшими электронными совокупностями.

Реактор с глаз долой

По сути водородные машины на топливных ячейках — это электромобили. Так как и в тех и в других перемещение осуществляется благодаря вращению электромотора. Отличие только в источнике питания: электромобиль приобретает энергию от предварительно заряженного аккумулятора, а водородный — от пакета топливных ячеек, в котором при окислении водорода образуются вода и электрическая энергия.

Главным компонентом силовой установки и главным источником энергии FCX Clarity помогает революционный пакет водородных топливных ячеек третьего поколения V Flow Stack. Инженерам компании удалось создать страно компактный и действенный реактор — он втрое легче пакета ячеек первого поколения, созданного во второй половине 90-ых годов двадцатого века, практически в три раза компактнее, а его удельная мощность увеличена в четыре раза.

В случае если прежде неприятность оптимального размещения пакета ячеек на шасси ставила дизайнеров в тупик, то на данный момент маленький железный ящик размером с системный блок компьютера легко помещается в центральном тоннеле. В новом V Flow Stack газопроводящие каналы стали на 17% уже.

Исходные газы проходят через ячейки вертикально, сверху вниз: такая компоновка упрощает дренаж воды с генерирующих слоев ячейки, что очень принципиально важно для устойчивого процесса генерации электричества. Но что еще более принципиально важно, в дизайне пакета V Flow Stack для подвода рабочих газов на электроды и действенного охлаждения ячеек используются не прямые, как прежде, а волнообразные проводящие каналы.

На волне эффективности

Волнообразные каналы-сепараторы — критически ответственный элемент пакета, насчитывающего пара сотен плоских топливных ячеек, собранных в виде сэндвича. Топливная ячейка складывается из двух электродов, поделённых пленочной электролитической мембраной, и двух диффузионных слоев, по одному на анод (водородный) и катод (кислородный электрод).

Любая ячейка изолирована от вторых соседних ячеек разделительными слоями-сепараторами, пронизанными узкими волнообразными каналами, доставляющими на электроды кислород и водород. Отдельный вертикальный канал рекомендован для водоотвода с поверхности электродов.

Газопроводящие каналы в слое-сепараторе ориентированы вертикально, а горизонтальные волнообразные каналы совокупности охлаждения обвивают их, как волокна в ткани. Волнообразная форма на порядок увеличивает количество каналов и формирует турбулентность газов, нужную для их действенного распределения по поверхности. Производительность ячеек в пакете V Flow Stack новой FCX какое количество на 10% выше, чем у ячеек прошлого поколения.

Для обычной работы ячеек критически серьёзен стабильный температурный режим. Волнообразная форма каналов разрешила в два раза уменьшить их количество.

В случае если раньше на одну ячейку приходился один канал, то сейчас один канал с охлаждающей жидкостью осуществляет отвод лишнего тепла сходу от двух ячеек. В следствии японским инженерам удалось снизить размеры всего пакета на 20% по длине и на 30% по высоте.

Действенный вертикальный дренаж воды, образующейся на протяжении реакции окисления водорода, разрешил быстро улучшить рабочие чёрта пакета при низких температурах. Новая FCX Clarity тихо заводится при температуре -30°С, а время прогрева пакета до оптимальной рабочей температуры снизилось в четыре раза.

Фаршированный двигатель

Следующим шагом по окончании улучшения эксплуатационных черт батарей стало усовершенствование двигателя — электромотора постоянного тока. За два года до этого инженеры Honda создали хороший агрегат для концептуального электромобиля EV Plus, и управление проекта решило применять его модифицированную версию с соосной интегрированной трансмиссией на FCX Clarity.

Ротор на постоянных магнитах полый, в проходит основной вал трансмиссии. Количество магнитов снижено с 12 до 8, для увеличения прочности конструкции в ротора установлено центральное ребро жесткости.

Новые магниты снабжают на 20% лучший удельный крутящий момент и на 50% более высокую мощность узла, чем у стандартного электромотора EV Plus. Вал ротора приобрел новые опорные подшипники пониженного трения, что положительно отразилось на динамических особенностях мотора. Эксперты отмечают, что он отличается страно негромкой и мягкой работой во всем диапазоне оборотов впредь до 12 500 об/мин.

Соосное размещение мотора, преобразователя напряжения и компактной трансмиссии Power Drive Unit (PDU), несущего ответственность за трансформацию черт притока электричества на силовую установку, разрешило собрать все эти три элемента в едином корпусе с неспециализированной совокупностью охлаждения. В итоге трансмиссия и двигатель новой FCX Clarity стали меньше на 16 см в длину и на 24 см в высоту в сравнении с подобным узлом прошлого поколения.

Наряду с этим большая мощность установки увеличилась на 20% и составила 134 л.с. Крутящий момент приводит к уважению кроме того у обладателей дизельных машин — полноценные 256 Н•м с самых низких оборотов.

Энергетический запас

Концептуальная Honda FCX 2005 модельного года была оснащена двумя водородными баками, а новая FCX Clarity имеет лишь один. Но инженерам удалось расширить его нужную емкость, снизив габариты на 24%.

Отныне все вспомогательные узлы совокупности питания горючим — клапаны, система и редуктор контроля давления — находятся в едином корпусе. Количество подробностей в совокупности питания снижено на 74%.

Сейчас компактный прочный бак из карбона и алюминия размещается за задними сиденьями автомобиля, сохраняя практически целый нужный количество грузового отделения. Большой пробег автомобиля на одном баке водорода образовывает 450 км. На одном килограмме водорода FCX Clarity может проехать 116 км.

В прошлых водородных моделях Honda применяла в качестве хранилища электроэнергии и дополнительного источника массивный блок ультра-конденсаторов, размешавшийся за спинкой задних сидений и занимавший практически половину багажника. Такое ответ очевидно не годилось для серийного автомобиля.

Для FCX Clarity в первый раз была создана компактная и емкая литий-ионная батарея, которая легко размещается под задним сиденьем. Помимо этого, она значительно действеннее ультраконденсаторов усваивает энергию, поступающую от совокупности рекуперации энергии торможения.

на данный момент практически 60% данной энергии возвращается в рабочий цикл. Аккумулятор снабжает питание электронных совокупностей автомобиля, аудио- и климатической совокупностей, но при необходимости хранящаяся в аккумуляторе энергия возможно использована для питания двигателя в условиях пиковых нагрузок. Его зарядка осуществляется посредством совокупности регенеративного торможения: при замедлении автомобиля до 57% кинетической энергии возвращается в аккумулятор.

Уменьшение размеров силовой установки FCX Clarity, ее высокая удельная мощность вкупе с хорошей аэродинамикой кузова стали причиной понижению энергопотерь в виде образования излишней тепловой энергии. Инженеры Honda решили объединить радиатор пакета топливных ячеек, радиатор совокупности охлаждения двигателя и радиатор климатической совокупности в единый узел с единственным вентилятором.

Опробования продемонстрировали эффективность для того чтобы решения. В итоге под капотом автомобиля было отвоевано целых 40% нужного количества.

Сам себе заправка

Один из основных качеств применения водородных машин — понижение вредных выбросов в воздух. Водородный автомобиль намного действеннее бензинового и электрического аналогов.

Топливная ячейка владеет КПД приблизительно 80%, но взятую энергию необходимо еще перевоплотить в кинетическую энергию вращения колес автомобиля. трансмиссия и Электрический мотор имеют такой же КПД — 80%. Так, водородный автомобиль владеет теоретическим КПД 64%.

Honda заявляет, что эффективность модели FCX Clarity равна 60%. Для сравнения, бензиновый автомобиль превращает в механическую работу всего 20−30% энергии, содержащейся в горючем. Электромобиль способен применять чуть более 70% энергии аккумулятора.

Главное препятствие на пути массового применения водорода в качестве горючего для машин — инфраструктура. Обстановка напоминает хорошую задачу: что было раньше — курица либо яйцо?

Реализовывать сверхдорогие водородные машины кроме того на приемлемых условиях лизинга, не имея развитой сети заправок, нереально. Строить сеть заправок без водородного автопарка — рискованно. А что если много миллионов так ни при каких обстоятельствах и не окупятся?

С чего же затевать?

Компания Honda предлагает своим клиентам экспериментальную домашнюю электростанцию Home Energy Station, превращающую газ в тепло, водород и электричество для заправки автомобиля. С 2003 года одна такая экспериментальная установка функционирует в калифорнийском городе Торранс.

В настоящее время создано уже четвертое поколение Home Energy Station, намного более компактное и эргономичное, чем первые три. Домашняя электростанция всецело снабжает большой личный дом электроэнергией и теплом, а при необходимости генерирует из газа водород для заправки автомобиля.

Японцы собираются усиленно продвигать Home Energy Station на рынке, создавая первые точки роста для превращения водородных машин из фантастики в действительность. И все же, в случае если учесть сложности, которые связаны с производством водорода, возможно с уверенностью сообщить: путь водородного автомобиля в веса будет нелегким.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№71, сентябрь 2008).

ТОП5 РЕВОЛЮЦИОННЫХ РАЗРАБОТОК БУДУЩЕГО


Записи по принципу Рандом:

самые интересные для Вас статьи, подобранные по важим запросам:

Метки: , , , ,

Комментирование закрыто.