Что такое фильтр «нулевик» и как его установить на автомобиль – АвтоВИП Необычные машины

«Нулевик» — воздушный фильтр пониженного сопротивления впускной системы двигателя. Нулевики давно стали неотъемлемой составной тюнинга автомобиля. Действительно ли их установка дает ощутимую прибавку мощности, и насколько целесообразна установка таких фильтров на обычный автомобиль? Давайте разберемся в этом вопросе.

Как утверждает реклама, эффект увеличения мощности проявится обязательно, во всяком случае, нам в это хочется верить, устанавливая фильтр «нулевик». Но за счет чего это происходит? Об этом можно догадаться, даже из самого названия: фильтр пониженного сопротивления — мощность двигателя увеличивается за счет того, что ему «легче дышится», и улучшается процесс приготовления горючей смеси.

Тут же возникает вопрос: а почему такие фильтры не ставят сразу же при выпуске автомобиля, и почему эту задачу автопроизводители возложили на нас? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять, за счет чего уменьшается сопротивление воздушному потоку в таких фильтрах. Самый простой путь – увеличение размера пор фильтрующего элемента. Тогда, действительно, сопротивление воздуху уменьшится. Но ведь при этом ухудшится качество фильтрации воздуха, и некоторое количество пыли будет попадать в двигатель, что, естественно, вызовет сокращение срока его службы.

Читайте в тему: Прямоток – сделать своими руками или купить?

Чем легче будет «дышаться» мотору, тем короче окажутся его дни. Для спортивного автомобиля это не очень важно, в этом случае главное выиграть гонку, получив благодаря фильтру несколько дополнительных «лошадок», а вот для обычного автомобиля срок службы двигателя более важен, и производители автомобилей это учитывают.

Есть и другой путь – увеличить площадь фильтрующего элемента. Качество фильтрации при этом не пострадает, но увеличатся размеры фильтра, и его просто нельзя будет установить на штатное место под капотом. Не трудно догадаться, что производители фильтров чаще выбирают первый путь.

В любом случае, если уж решили установить «нулевик», то внимательно изучите его техническую характеристику. На фильтре должна быть указана величина падения сопротивления на впуске, степень очистки воздуха, процент прибавки мощности, а также мощность двигателя, для которого предназначен этот фильтр. Чтобы фильтр не работал на износ, мощность двигателя автомобиля должна быть немного меньше той, на которую рассчитан фильтр. Вообще, желательно, чтобы фильтр предназначался именно для вашего автомобиля.

Не думайте, что сразу же после установки фильтра ваш, не очень резвый до того автомобиль, станет «летать». Фильтр «нулевик» может дать прибавку 5-6% мощности, и такое увеличение можно определить разве что на специальном стенде. В дороге, управляя автомобилем, такое небольшое увеличение мощности вы практически не почувствуете. Кстати, на маломощные двигатели ставить фильтр пониженного сопротивления вообще не имеет смысла – чем больше мощность двигателя, тем ощутимее будет прибавка сил при установке нулевика.

ВАЗ 2114, выхлоп, нулевик (ресивер брагин, паук 4-2-1 38-51-51,резонатор труба без пламягасителя , глушитель стингер, заслонка 56 нулевик)
http://www. youtube.com/watch?v=8BIC6Ct_3OU

Отдельно нужно поговорить о качестве некоторых таких фильтров, вернее о фильтрующих элементах. Обращайте на это внимание. Бывали случаи, когда нулевики не открывали дыхание мотору, а наоборот — перекрывали воздух. Происходит это в случае обратной вспышки в карбюраторе, когда пламя оплавляет фильтрующий элемент, в результате чего поры закупориваются, и фильтр перестает пропускать воздух.

Не стоит забывать, что фильтры пониженного сопротивления нуждаются в регулярном уходе, фильтрующий элемент нужно пропитывать специальным составом, предварительно обработав промывкой. Кроме того, безкорпусный нулевик уязвим при механическом воздействии, поэтому его нужно размещать в таких местах моторного отсека, где на него не будут попадать брызги и атмосферные осадки, ведь большое количество влаги, попавшее на фильтрующий элемент, увеличивает его сопротивление воздушному потоку.

Ставим нулевик на 1.8T своими руками (Audi, VW Golf, Jetta)
http://www. youtube.com/watch?v=b4YJggSsDls

Нельзя безоговорочно назвать все такие фильтры злом и очередным «крючком» для выуживания денег у автомобилистов. В некоторых случаях установка качественного «нулевика» имеет смысл. Просто взвесьте все «за» и «против» перед принятием решения.

Поделитесь

Нулевик даст прирост мощности вашему автомобилю

Самое дорогое в тюнинге автомобиля, это доработка его двигателя. Настроить правильно двигатель для увеличения его мощности доработать систему впуска и выпуска. Для возрастания мощности двигателя ему необходимо и большие поступление воздуха в таких случаях устанавливают фильтр нулевого сопротивления, его еще в народе называют «нулевик». Фильтр нулевого сопротивления, зачем его устанавливают? Основную функцию которую выполняет стандартный фильтр воздуха в автомобиле, это очистка воздуха и предотвращение попадания пыли в цилиндры двигателя. Благодаря качественной фильтрации воздуха, двигатель автомобиля теряет мощность. Бумажный элемент из которого изготовленный обычный фильтр качественно фильтрует воздух но при этом оказывает внушительное сопротивление воздушному потоку. Арифметика очень проста, чем больше сопротивление воздушному потоку – тем внушительней потеря мощности. Это могут подтвердить люди которые любят экономить на мелочах и вовремя не меняют воздушный фильтр, а потом удивляются почему их автомобиль потерял свою динамику разгона.

Фильтр нулевого сопротивления сконструирован таким образом, что его фильтрующие свойства ничем не уступают стандартным фильтрам, а сопротивление потоку воздуха на впуске многократно снижено которое способствует приросту мощности двигателя. Для спортивных и автомобилей с тюнинговаными двигателями установка нуливека обязательна, чтобы добавить пару лошадиных сил.

Установка фильтра нулевого сопротивления, дает прирост мощности двигателю от 5 до 8 %. Обычный человек не состояние ощутить разницу в мощности ниже 5 лошадиных сил. Динамические характеристики автомобиля с установленным нуливиком без такого различия вовсе незаметны. Так что любители бездумно установить что-либо под капот автомобиля, не смогут насладится улучшением динамических качеств своего автомобиля.

Нулевик, как его обслуживать?

Хозяин автомобиля который установил себе нулевик, теперь должен в обязательном порядке регулярно промывать свой новый фильтр воздуха и пропитывать его специальной жидкостью. В случае если хозяин автомобиля забудет вовремя почистить фильтр, то его автомобиль своеобразно напомнит ему об этой процедуре увеличенным расходом топлива и понижением динамических характеристик.

Очистка фильтра нулевого сопротивления:

• Демонтаж нуливека;
• Щеткой очистить поверхность фильтра от грязи;
• Нанести средство для очистки с обоих сторон и оставить фильтр на 10 минут;
• Промыть фильтр в емкости с водой, а потом под слабой струей воды;
• Встряхнуть нулевик несколько раз, чтобы убрать остатки воды и дать фильтру просохнуть;
• Установить фильтр наместо;

Не сушите фильтр нагревательными приборами!

Филильтр с нулевым сопротивлением рассчитан на 20 процедур промывки, которую нужно проводить каждые 10 000 км. пробега, а в случае эксплуатации автомобиля в тяжелых условиях каждые 5 000 км. пробега. После 20 процедур промывки его настоятельно рекомендуется заменить на новый. Нулевик помогает двигателю получить больший объем кислорода — основной компонент, способствующий сгоранию топлива, а значит увеличивающий мощность.

Плюсы фильтра

Неоспоримым плюсом данного фильтра является повышение мощности двигателя без снижения чистоты воздуха который попадает в двигатель. Нулевик имеет болие сложную конструкцию по сравнению с обычным воздушным фильтром. Благодаря своим свойствам он обеспечивает низкое сопротивления воздуха на впуске, без утери качества фильтрации, чем оберегает впускную систему от засора и поршневую от преждевременного износа.

Ненужно менять воздушный фильтр каждые 15 000 км. пробега. Достаточно промыть фильтр специальным составом и он как новенький и эту процедуру можно повторять до 20-ти раз.

Установка фильтра нулевого сопротивления даст прирост нескольких лошадиных сил двигателю, увеличит крутящий момент на низких и средних оборотах. И маленькое дополнение у вас под капотом появится уникальный индукционный шум.

Для установки тюнигованого фильтра необходимо демонтировать корпус воздушного фильтра в котором размещается сам фильтр. Нулевик нужно установить на датчик массового расхода воздуха или на патрубок который ведет к нему. Устанавливаемый фильтр подбирается по диаметру посадочного места.

Стоит ставить тюнингованый фильтр на обычный автомобиль?

Большое количество начинающих автолюбителей в погоне за скоростью считают что убрав воздушный фильтр мощность стандартного двигателя возрастет многократно. Такими действиями они могут добиться только того что угробят двигатель своего автомобиля за попадания в него пыли с наших дорог. Атопроизводители при разработке двигателя рассчитываю его фазы газораспределения с поправкой на сопротивление воздушного фильтра.

Вывод следующий, если вы не обладатель спортивного автомобиля или вы не тюнинговали двигатель своего автомобиля, ставить фильтр нулевого сопротивления вам нет смысла!

Автомобиль с нулевым уровнем выбросов Определение и значение

• Основные определения
• Викторина
• Примеры

Показывает уровень сложности слова.

Сохрани это слово!

Показывает уровень сложности слова.

---

сущ.

транспортное средство, такое как автомобиль, которое непосредственно не производит загрязнителей атмосферы. Аббревиатура: ZEV

ВИКТОРИНА

ВЫ НАСТУПИТЕ НА ЭТИ ВОПРОСЫ ПО ГРАММАТИКЕ?

Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!

Вопрос 1 из 7

Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.

Слова рядом с автомобилем с нулевым уровнем выбросов

составление бюджета с нулевой базой, нулевой купон, ноль дефектов, делитель нуля, нулевой уровень выбросов, автомобиль с нулевым уровнем выбросов, невесомость, нулевой выпас, нулевой час, ноль в, нуль в

Dictionary.com Полный текст На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc., 2023 г.

Как использовать автомобиль с нулевым уровнем выбросов в предложении

• Они пытались продолжить бегство, но им пришлось быстро бросить свой автомобиль на улице Мо на 19-м.

  Полиция разыскивает подозреваемых в резне в Париже|Трейси Макниколл, Кристофер Дики|7 января 2015 г.|DAILY BEAST

• В конце концов Морроу освободили без денег, автомобиля и телефона.

  Полиция ворует чужую собственность?|Джоан Блейдс, Мэтт Киббе|2 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Не совсем так, но в какой-то момент температура была 29 градусов ниже нуля, а снега было 21 дюйм.

  Быстрое чтение: самые сочные отрывки из истории «Пурпурного дождя»|Дженни Яброфф|1 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Прямо сейчас бывший сенатор от Вирджинии Джеймс Уэбб может оказаться лучшим проводником дино-демократических идей.

  Время вернуть демократов Трумэна|Джоэл Коткин|21 декабря 2014 г.|DAILY BEAST

• Чем дольше кто-то остается здоровым, тем ниже вероятность рецидива, хотя эта вероятность никогда не становится равной нулю.

  Вы никогда не «вылечитесь» от расстройства пищевого поведения|Кэрри Арнольд|20 декабря 2014|DAILY BEAST

• Но сначала он провел разговор шепотом с принцессой, которую умолял или убедил вернуться ее шикарный автомобиль.

  Красный год|Луи Трейси

• Не говоря уже о том, что кабриолет — хорошее транспортное средство в своем роде: я знаю несколько более удобных.

  Эдинбургский журнал Blackwood, том 60, № 372, октябрь 1846 г. | Разное

• Но день, когда он планировал начать, был очень холодным — ртутный столбик был двадцать семь градусов ниже нуля.

  Поселенец|Оскар Мишо

• Быстрая машина еще раз проехала по подъемному мосту и покатилась вниз по склону через город.

  The Pastor’s Fire-side Vol. 3 из 4|Джейн Портер

• Несколько часовых обступили машину, спрашивая, откуда она прибыла, и какова цель содержащихся в ней людей.

  The Pastor’s Fire-side Vol. 3 из 4|Джейн Портер

10.2. Транспортные средства с нулевым уровнем выбросов | EME 807: Технологии для систем устойчивого развития

10.2. Транспортные средства с нулевым уровнем выбросов

Концепция транспортных средств с нулевым уровнем выбросов обычно связана с вариантами транспортировки, которые не приводят к каким-либо вредным выбросам во время эксплуатации транспортного средства. Вредные выбросы определяются как те, которые, как известно, оказывают негативное воздействие на окружающую среду или здоровье человека. Они могут включать двуокись углерода, окись углерода, оксиды азота и серы, озон, различные углеводороды, летучие органические соединения (ЛОС), тяжелые металлы в летучих формах (например, свинец, ртуть и т. д.) и твердые частицы.

Типичными примерами транспортных средств с нулевым уровнем выбросов являются электрические автомобили (с батарейным питанием), электропоезда, транспортные средства, работающие на водороде, и транспортные средства, приводимые в движение людьми/животными (например, велосипеды, веломобили, кареты и т. д.). Аккумуляторная технология для электромобилей основана на циклах зарядки/разрядки, то есть аккумулятор предварительно заряжается от источника электроэнергии и разряжается во время движения автомобиля. Поскольку производство электроэнергии может включать некоторые выбросы, существует также концепция 9Выбросы 0110 well-to-wheel , включающие не только эксплуатационные выбросы, но и связанные с источником топлива и другими этапами рабочего цикла транспортного средства. Так что термин «нулевая эмиссия» в этом смысле условен.

Демонстрационный гибридный автомобиль с подключаемым аккумулятором от стационарного зарядного устройства

Фото: Ryu Hayano через Flickr к сгоранию). В результате единственными выбросами при работе топливных элементов являются вода и тепло, которые не относятся к вредным и, следовательно, позволяют отнести транспортные средства на топливных элементах к категории нулевых выбросов. Как и электромобили, автомобили на топливных элементах переносят выбросы на этап производства топлива. Таким образом, производство газообразного водорода путем риформинга природного газа приводит к образованию CO ₂ выбросы, которые необходимо учитывать при оценке жизненного цикла.

Военный автомобиль со стопкой топливных элементов в заднем отсеке.

Предоставлено: Office of Naval Research через Flickr

Однако существует возможность разработки устойчивого жизненного цикла с нулевым уровнем выбросов для электрических и водородных транспортных средств, если электричество для подзарядки аккумуляторов будет поступать из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце, вода. преобразователи энергии, а водород для питания топливных элементов производится с помощью электролиза или других безэмиссионных технологий.

Технологии преобразования энергии, поддерживающие электромобили, в значительной степени зависят от специальной химии и материалов, необходимых для облегчения эффективных процессов переноса заряда. Понимание компонентов и принципа действия этих технологий важно для того, чтобы предвидеть потенциальные барьеры на пути их широкого внедрения и коммерциализации. Следующие учебные материалы предоставят вам базовые знания о том, как работают аккумуляторные батареи и системы топливных элементов.

Технология литий-ионных аккумуляторов для автомобилей

Схематическое изображение стандартной литий-ионной батареи приведено на рис. 10.1. Грубо говоря, литий-ионный элемент состоит из трех слоев: пластина электрода 1 (катод) (обычно оксид лития-кобальта), пластина электрода 2 (анод) (обычно углерод) и сепаратора. Электроды внутри батареи погружены в электролит, обеспечивающий перенос ионов Li+ между анодом и катодом. Электролит обычно представляет собой соль лития в органическом растворителе.

Рисунок 10.1. Система литий-ионных аккумуляторов и процессы переноса заряда.

Предоставлено: Cepheiden через Викисклад / Марк Федкин

В процессе зарядки постоянный ток используется для удаления ионов Li ⁺ с катода и частичного окисления катодного соединения:

LiCoO2 → Li _{1- x} CoO2 + x Li ⁺ + x e ^—

Высвободившиеся ионы Li+ мигрируют через электролит к аноду, где они поглощаются пористой углеродной структурой:

x Li ⁺ + x e ^— + C ₆ → x LiC ₆

При разрядке аккумулятора происходит обратный процесс. Ионы Li ⁺ самопроизвольно возвращаются к катоду, где происходит электрохимическое восстановление.

Посмотрите это короткое видео с анимированной иллюстрацией принципа действия литий-ионной батареи:

Видео: Литий-ионные аккумуляторы: как они работают? (2:40)

Кредит: BASF. «Литий-ионные аккумуляторы: как они работают?». YouTube. 8 июля 2021 г.

Нажмите здесь, чтобы просмотреть расшифровку выступления Литий-ионные аккумуляторы: как они работают? видео.

Литий-ионный аккумулятор является источником питания для современных электромобилей. В наши дни все слышали о литий-ионных батареях. Но что делает их такими особенными? Прежде всего, каждая батарея состоит из множества меньших батарей, называемых ячейками. Давайте подробнее рассмотрим один из них, чтобы увидеть, как он работает. Электрический ток достигает клеток через проводящие поверхности. В данном случае алюминий с одной стороны и медь с другой. И, как и в любой другой батарее, есть положительный и отрицательный электроды, называемые катодом и анодом. Катод, или положительный электрод, сделан из очень чистого оксида лития. Чем однороднее его химический состав, тем лучше производительность и тем дольше срок службы батареи.

Как и следовало ожидать, анод или отрицательный электрод расположен с другой стороны. Он сделан из графита, формы углерода со слоистой структурой. Аккумулятор заполнен транспортной средой, электролитом, так что ионы лития, несущие заряд аккумулятора, могут свободно течь. Этот электролит должен быть очень чистым и максимально свободным от воды, чтобы обеспечить эффективную зарядку и разрядку. Чтобы предотвратить короткое замыкание, между двумя электродами помещен слой, разделитель. Для крошечных ионов лития сепаратор на самом деле проницаем. Специалисты называют это свойство микропористостью.

Давайте посмотрим, что происходит, когда аккумулятор заряжается. Положительно заряженные ионы лития проходят от катода через сепаратор в слоистую графитовую структуру анода, где они и сохраняются. Теперь батарея заряжена. Когда аккумулятор разряжается, то есть когда из элемента удаляется энергия, ионы лития проходят через электролит от анода через сепаратор обратно к катоду. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, заставляя автомобиль двигаться.

Количество доступной энергии и срок службы батарей тесно связаны с качеством используемых материалов. Подводя итог, можно сказать, что более качественные, чистые материалы, а также индивидуальные рецептуры обеспечивают более длительный срок службы батареи и лучшую производительность батареи. ВЕДУЩИЙ 2: БАСФ, Химическая компания.

Если мы сравним плотность энергии типичной перезаряжаемой литий-ионной батареи (~ 0,875 МДж/кг веса) и обычного бензинового топлива (~46 МДж/кг), мы увидим, что бензин превосходит электричество батареи по потенциальной мощности по крайней мере, в 50 раз. Учитывая, что типичный двигатель обычно используется на ~ 50% мощности, чтобы соответствовать возможностям двигателя внутреннего сгорания, литий-ионный аккумулятор должен быть сделан как минимум в 20 раз более эффективным, или размер бортовой батареи следует увеличить в 20 раз, что является запредельным вариантом.

Ограничения литий-ионных аккумуляторов связаны со свойствами материала.

Например, преобразование LiCoO ₂ ⇔ Li _1-x CoO ₂ обратимо только при x<0,5, что ограничивает глубину цикла заряд-разряд. Но, имея более широкий выбор доступных материалов, ведутся исследования по разработке новых поколений литий-ионных аккумуляторов.

Например, взгляните на веб-сайт Sigma Aldrich, где перечислены различные варианты катода, анода, электролита и растворителей.

Таблица 10.1. Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов. [источник: Университет Бэттери, 2010]

Преимущества	Ограничения
Относительно высокая плотность энергии и возможность поиска еще лучших составов	Защита цепи необходима для предотвращения повреждения высоким напряжением/током
Нет необходимости в заливке — новая батарея готова к работе	Старение — батарея постепенно теряет свою емкость, даже если не используется
Низкий саморазряд (по сравнению с другими типами батарей)	Токсичные химические вещества подпадают под действие правил
Низкие эксплуатационные расходы	Высокая стоимость материалов и производственного процесса
Способность генерировать большой ток/мощность	Технология не полностью зрелая; различные компоненты и химикаты

Дополнительная литература по технологии литий-ионных аккумуляторов:

• Гуденаф, Дж. Б. и Парк, К. С., Литий-ионная аккумуляторная батарея: перспектива, J. Am. хим. Soc ., 2013, 135 (4), стр. 1167–1176.
• Этачери, В., Маром, Р., Элазари, Р., Салитра, Г. и Аурбах, Д., Проблемы разработки передовых литий-ионных аккумуляторов: обзор , Энергетика и наука об окружающей среде , 2011 ( 9), 3243-3262.

Технология топливных элементов для автомобилей

Топливные элементы аналогичны батареям по электрохимическому принципу преобразования энергии, но отличаются по принципу действия. Вместо хранения реагентов и продуктов химических реакций внутри, как это делают аккумуляторы, топливные элементы работают на непрерывном притоке/оттоке реагентов и продуктов. В этом смысле они не ограничены временем разряда и могут непрерывно генерировать электроэнергию, пока подается топливо. Водород является наиболее зарекомендовавшим себя топливом для топливных элементов, хотя его хранение и поставка накладывают некоторые ограничения на эту технологию.

Схематическое изображение водородно-кислородного топливного элемента приведено на рис. 10.2. К основным компонентам топливного элемента относятся: мембранно-электродный узел, состоящий из протонообменной мембраны и электродов (анода и катода), прикрепленных к мембране с каждой стороны, газодиффузионных слоев, биполярных пластин и несущей конструкции. Электроды топливных элементов содержат дисперсные частицы катализатора (обычно платины), которые необходимы для ускорения электрохимической реакции.

Рисунок 10.2. Структура топливного элемента с мембраной из полимерного электролита и транспортные процессы.

Нажмите, чтобы увидеть текстовое описание.

Детали слева направо: трубки для подачи и вывода водорода, клеммная пластина с серебряным покрытием, биполярная углеродная пластина, позже диффузия углеродного газа, анод Pt(C), протонообменная мембрана (PEM), катод Pt(C), диффузия углеродного газа позже углеродная биполярная пластина, клеммная пластина с серебряным покрытием, трубки для впуска и вывода кислорода. Электроны текут от клеммной пластины на стороне анода к клеммной пластине на стороне катода.

Авторы и права: Марк Федкин

Топливный элемент, работающий на водороде, объединяет водород с кислородом в электрохимической реакции для производства воды и электричества. При непосредственном контакте этих газов реакция H ₂ + ½ O ₂ = H ₂ O протекает очень активно и генерирует значительное количество энергии (при определенных условиях – взрыв). В топливном элементе водород отделен от кислорода протонпроводящей мембраной, поэтому, чтобы вступить в реакцию, он вынужден переходить в ионную форму, теряя электроны:

H ₂ -> 2H ⁺ + 2e ^— — эта реакция происходит на аноде ячейки.

Далее образовавшиеся ионы водорода (протоны) переносятся через протонообменную мембрану, а электроны – по внешней цепи, где они могут быть собраны в виде электрического тока. Достигнув катода, протоны (H ⁺ ) реагируют с молекулами кислорода, потребляя электроны из контура и образуя воду:

2H ⁺ + ½O ₂ + 2e ^— -> H ₂ O — эта реакция протекает на катоде ячейки.

Пока поддерживается подача реагентов, газообразного водорода и кислорода, процесс непрерывно вырабатывает электроэнергию и воду.

Посмотрите анимированную иллюстрацию этого процесса в следующем видео:

Видео: видеоруководство Honda по технологии водородных топливных элементов в автомобилях (например, FCX Clarity) (3:30)

Предоставлено: HondaVideo. «Видеоруководство Honda по технологии водородных топливных элементов в автомобилях (например, FCX Clarity)». YouTube. 13 сентября 2010 г.

Нажмите здесь, чтобы просмотреть расшифровку видеоруководства Honda по технологии водородных топливных элементов в автомобилях.

Автомобили на топливных элементах, работающие на электроэнергии, вырабатываемой из сжатого водорода, не производят вредных выбросов и могут стать будущим автомобилестроения. Они могут быть такими же быстрыми, практичными и могут проехать так же далеко, как обычный автомобиль с бензиновым или дизельным двигателем, но их технология сильно отличается. И что немаловажно, единственное, что выходит из выхлопа, — это водяной пар. Вместо бензинового или дизельного бака, как в обычном автомобиле, автомобиль на топливных элементах имеет бак, в котором сжатый водород хранится в виде газа. Водород используется в качестве энергоносителя, поэтому автомобиль на топливных элементах может производить собственное электричество на борту, а не хранить его в батареях. Этот сжатый водород расширяется и затем подается в батарею топливных элементов. Стек топливных элементов похож на крошечную электростанцию. Внутри него водород соединяется с кислородом воздуха для выработки электричества и воды в качестве побочного продукта. Водяной пар является единственным выбросом автомобиля на топливных элементах. Электричество, создаваемое внутри блока топливных элементов, используется для питания электродвигателя, который, в свою очередь, используется для привода автомобиля.

Стек топливных элементов состоит из сотен отдельных элементов, сложенных вместе, как буханка хлеба. По сути, каждая ячейка представляет собой бутерброд с мембранно-электродной сборкой, или МЭА, между двумя сепараторами или биполярными пластинами. МЭА состоит из протонообменной мембраны, или ПОМ, которая располагается между слоями водородного и кислородного электродов и газодиффузионными слоями. В каждой ячейке газообразный водород проходит над водородным электродом. Каждый атом водорода превращается в ион водорода в каталитической реакции, высвобождая при этом электрон. Затем ионы водорода проходят через электролитическую мембрану, где они связываются с ионами кислорода прямо из атмосферы. Электроны, испущенные ранее молекулами водорода, достигают кислородного электрода через внешнюю цепь. Высвобожденные электроны создают поток постоянного электрического тока во внешней цепи, а на кислородном электроде в качестве побочного продукта образуется вода. Эта вода сливается из системы и выходит из автомобиля в виде водяного пара через выхлоп. Поскольку электричество вырабатывается из водорода и кислорода, автомобиль не выбрасывает углекислый газ или другие загрязняющие вещества. Это максимальная чистая производительность. Honda FCX Clarity — первый в мире серийный автомобиль на топливных элементах, который уже поступил в продажу в США и Японии.

Производительность этого простого процесса, то есть количество электроэнергии, которое может произвести один топливный элемент, ограничена несколькими факторами. Во-первых, это протонная проводимость мембраны. Мембрана состоит из специального полимера (например, сульфированного тетрафторэтилена, Nafion®), который работает как ионный проводник только при специально контролируемом температурно-влажностном режиме. Этот и другие полимеры, производимые для таких применений, довольно дороги. Во-вторых, платиновый (Pt) катализатор необходим для обеспечения достаточно быстрой кинетики электрохимических реакций. Платина — это благородный металл, который имеет высокую стоимость и ограниченную доступность.

Когда это работает, процесс топливных элементов очень эффективен (80-90% КПД) и может генерировать электричество без загрязнения окружающей среды и без механического разрушения компонентов элемента.

Таблица 10.2. Преимущества и недостатки топливных элементов с протонообменной мембраной (PEMFC)

Преимущества	Ограничения
Подзарядка не требуется, поэтому электроэнергию можно получать вдали от источников электроэнергии	Дорогостоящие компоненты, особенно платиновые катализаторы
Топливные элементы, работающие на водороде, не загрязняют окружающую среду: единственным выхлопом является вода	Высокая чувствительность к температуре (медленный запуск в холодном состоянии, ухудшение в горячем состоянии)
Компактный размер ячейки и возможность штабелирования для различных применений	Высокая чувствительность к примесям в топливе; катализатор легко отравляется
Высокая эффективность даже при низком уровне мощности	Инфраструктура подачи водорода не развита
Без шума	Хранение водорода на борту — сложная задача
Низкая токсичность (по сравнению с батареями)

В течение некоторого времени автомобили с батарейным питанием и топливными элементами шли параллельно для будущего внедрения электрических автомобильных двигателей, и продвижение одного или другого зависело от прорывов в материалах и эффективности устройств.

Чтобы ознакомиться с текущим состоянием и тенденциями в этих технологиях, обратитесь к следующему чтению.

Назначение чтения:

• Книга : Национальный исследовательский совет. Переход на альтернативные транспортные средства и виды топлива . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий, 2013 г. Разделы 2.5 и 2.6. (См. Электронные резервы в Canvas.)

  Пожалуйста, прочтите раздел 2.5, чтобы узнать о статусе и перспективах автомобилей с батарейным питанием.

  Прочтите раздел 2.6 «Электромобили на водородных топливных элементах», чтобы узнать о статусе и перспективах водородных двигателей для автомобилей.

  Основываясь на вышеизложенном, попытайтесь сформировать свое мнение по следующему вопросу: Какой тип электромобилей, по вашему мнению, может иметь лучшее будущее – топливный элемент или аккумулятор? Найдите конкретные аргументы, плюсы и минусы, чтобы поддержать это. В этом упражнении вам будет предложено провести исследование, чтобы сравнить эти технологии на основе некоторых общих показателей.