Mașinile cu hidrogen. Tehnologia viitorului apropiat?

Mașinile electrice nu mai sunt de ceva timp o noutate pentru nimeni și au reușit să țină capul de afiș al industriei auto de epocă recentă. Vom putea spune același lucru și despre motoarele cu hidrogen în viitorul apropiat ?!

Hidrogenul

Hidrogenul este primul element din tabelul lui Mendeleev care este compus dintr-un proton (sarcină pozitivă) și un electron (sarcină negativă). Chiar dacă 90% din atomii Universului explorat sunt de hidrogen, pe Terra, hidrogenul  nu se găsește în formă liberă. Întotdeauna îl găsim în combinație cu alte elemente chimice iar pentru a-l obține, mai întâi trebuie extras prin diverse tehnologii. Sursele din care il putem extrage sunt: gaz natural, metanol, apă însă cea mai bună variantă pare a fi apa.

Compozitia apei – molecula de apă

Apa este hidrogen ars complet iar hidrogenul este o substanță ușor inflamabilă, cu putere calorifică mare. După cum știm, apa nu poate arde iar pentru a ajunge la hidrogen, aceasta trebuie descompusă (prin electroliză, fotoliză sau radioliză).  În decursul procesului de conversie apă – hidrogen – ardere, o parte a energiei se pierde (pentru că și procesul în sine consumă energie și consumă exact energia produsă prin arderea hidrogenului) iar ipoteza că energia eliberată prin conversii ar fi mai mare deacât cea disponibilă inițial, contrazice atât primul cât și al doilea principiu al termodinamicii.

Scurt istoric

În anul 1807, după ce s-a retras din armată, Isaac De Rivaz, a depus un brevet pentru dezvoltarea unui tractor pentru echipamentul militar, propunând drept conbusitibil, hidrogenul. Era un motor cu ardere internă, primitiv, ce se aprindea manual printr-o scânteie electrică. De-a lungul timpului, mai mulți cercetători au studiat ideea de motor pe bază de hidrogen. De exemplu, în 1820- Wiliam Society profesor la Universitatea Cambridge, a susținut o lucrare intitulată “Folosirea hidrogenului la producerea de energie pentru instalații mecanice”. Motorul prezentat de acesta funcționa pe principiul vacuumului, unde puterea este produsă cu ajutorul presiunii atmosferice, care împinge un piston ăn direcția vacuumului. Alte nume importante ce au cercetat acest subiect: (183201892) – Nikolaus August Otto a fost considerat inventatorul motorului cu ardere în patru timpi, Wilhelm Maybach (1846-1929), a continuat și perfecționat cercetările lui Otto iar în 1930 Marea Britanie respectiv 1939 SUA, au fost recunoscute cercetările lui Rudolf Erren.

Cum funcționează tehnologia cu hidrogen?

Principala diferență între motoarele vehiculelor electrice și cele pe hidrogent este modul în care se obține eneregia pentru punerea în mișcare. Hidrogenul ajunge la pila de combustie care transformă energia chimică în energie electrică. O parte este trimisă la motor și o altă parte se stochează în baterii. Din cauza acestor procese chimice și a producției de hidrogen, eficiența energetică este undeva la 40-60% în loc de peste 90% cât au sistemele tradiționale cu baterii.

De ce sunt oamenii reticenți în ceea ce privește cumpărarea mașinilor pe hidrogen?

În momentul de față, rezervoarele mașinilor pe bază de hidrogen ating 350 sau 700 bari (presiunea mare înseamnă, logic, o capacitate mai mare de stocare) iar într-un kg de hidrogen poți stoca aprox. 40.000 w/h.
Deși obținerea hidrogenului este una costisitoare iar eficiența energetică este mică, nu acestea sunt principalele motive pentru care mașinile pe hidrogen încă au rămas la stadiul de experiment.

În primul rand, lipsa infrasctucturii este un motiv principal. Deși putem cumpăra mașini ce funcționează pe bază de hidrogen, unde le poți alimenta? La noi în țară cel puțin nu există astfel de stații de alimentare.

În al doilea rând, mașinile pe hidrogen sunt costisitoare, destul de scumpe (50.000-70.000 euro). Pentru un plin cheltui 50-60 euro și ai autonomie aproape 600km. Cât despre demaraj, lasă de dorit (majoritatea modelelor ating 100km/h in aproximativ 9.5 sec).

Pe de altă parte, sunt prietenoase cu mediul înconjurător și foarte silențioase iar zvonurile cum că ar fi periculoase și există riscul de explozie, a fost demonstrat contrariul, prin o mulțime de teste de siguranță.

Companii care au dezvoltat autovehicule pe hidrogen

Mai multe companii de automobile au implementat motorul cu hidrogent. Primul model comericial a fost propus de Toyota în 2014 prin modelul Mirai. A fost dezvoltată în Japonia și face parte din clasa de lux de dimensiuni medii.

Tabel al mașinilor pe hidrogen