水素エンジン：特徴、長所と短所

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記事の内容：

ちょっとした歴史
水素エンジンの特徴
水素モーターの主な長所と短所
水素内燃エンジンを搭載した最も人気のある車

「水素は未来の燃料です」-水素ICEが運輸および航空産業に導入されているのはこのメッセージです。

水素が他のすべての代替エネルギー源の中で主導的な地位を占めているのは偶然ではありません。可能な限り環境に優しく、再生可能な資源を持ち、ガソリンやディーゼルで動作する従来のエンジンと比較して最高の効率を備えています。

しかし、否定できない利点に加えて、水素エンジンには多くの欠点もあります。それはまだそれを巨大にし、「有害な」ガソリンおよびディーゼルエンジンに完全に取って代わることを可能にしません。

ちょっとした歴史

人類はごく最近、環境保全の必要性について考え始めましたが、科学者たちはずっと早く従来の内燃機関を置き換えることを考え始めました。

そのため、フランス出身の科学者フランソワ・イサク・デ・リヴァーズの手によって、最初の水素エンジンが1806年に製造されました。1841年に英国は水素エンジンの製造に関する最初の特許契約を取得し、1852年にドイツの科学者は空気と水素の混合物で作動する内部燃焼エンジンを作成することができます。

しかし、水素エンジンの導入計画はガソリンエンジンによって妨げられ、1870年以降に普及しました。

彼らは、包囲されたレニングラードで1941年にのみ、代替燃料として水素を再び覚えていました。次に、ソビエトの技術者B. Shelishchは、空気水素の「カクテル」を使用して、弾幕気球を発射しました。

その後、1970年代に世界的な燃料危機がドアをノックするまで、水素は再び忘れられました。 70年代後半に、BMWの自動車メーカーは水素で作動する最初の自動車をリリースし、その後、アメリカのゼネラルモーターズとフォード、日本のホンダなどの他の企業がその例に従いました。

それにもかかわらず、危機が収まるとすぐに、エネルギー源としての水素への関心は再び薄れました。そして今、数十年後、人類は再びその存在を思い出しました。それは環境保護主義者の活性化だけでなく、燃料価格の上昇によっても促進されました。

水素エンジンの特徴

構造的には、水素エンジンは標準的な内燃エンジンと大差ありません。また、ピストン、燃焼室、コネクティングロッドクランク機構も含まれています。では、違いは何ですか？

事実、水素エンジンは燃料混合物の供給とその後の燃焼に異なる方法を使用しています。さらに、水素の燃焼は石油ベースの燃料の場合よりもはるかに短い時間で済みます。違いはわずかで、一見、従来のICEを水素に変換することは難しくないように思われるかもしれませんが、そうではありません。

水素エンジンの使用に関する多くの問題：

水素は入手困難です。それが水に含まれていて、世界で最も普及している化学元素と正当に考えられていることは秘密ではありませんが、実際には純粋な形で表されていません。これは、車に特別なクローズドタイプの設備を装備する必要があることを意味します-電解槽は、水を分解し、水素を生成することを可能にします。しかし、実際には、そのような設備は製造が難しく、最終的なコストに大きく影響します。
水素は圧縮温度が高いため、発電所のさまざまな金属元素やエンジンオイルと簡単に反応します。
加熱されたマニホールドと接触した際の水素のわずかな漏れでさえ、火災を引き起こします。そのため、今日、水素モーターを製造する際には、回転式発電所のみが使用されています。これは、吸気マニフォールドと排気マニフォールドの間の距離が大きいため、火災のリスクが軽減されるためです。

それにもかかわらず、これまでのところ、回転式の設置だけでなく、水素がガソリン/ディーゼルの最も有望な代替品であり続けることを可能にするピストン機構を使用するエンジンでも、ほとんどの問題が解決されています。

水素モーターの主な長所と短所

水素エンジンの主な利点は次のとおりです。

水蒸気はその燃焼の産物であるため、高レベルの環境への配慮。水素が燃え尽きると、エンジンオイルも燃え尽きますが、有毒な排気ガスの量は、ガソリンや「重い」燃料を燃やしたときの数分の1です。
高効率。これは、ディーゼルまたはガソリン燃料で稼働する従来の発電所の数倍です。
比較的構造が単純であるだけでなく、高価で信頼性の低い燃料供給システムがないことも危険です。
ノイズレス。

多くの重要な利点にもかかわらず、水素モーターには十分な数の欠点があります。

純粋な水素を入手することの高価格と複雑さ。
水素を補給できるガソリンスタンドの未開発のインフラストラクチャ。
水素燃料の輸送と使用に関する国際基準の欠如。
燃料部品の高コストと水素エンジンのメンテナンス。
水素燃料の貯蔵に関連する困難。科学者たちは、可燃性水素を貯蔵するためのタンクの製造に使用しなければならない材料に関して、まだ共通の分母に到達していません。
現在普及しているガソリンエンジンやディーゼルエンジンよりも著しく重い水素エンジンの存在により、自動車の総質量が増加します。

さらに、水素ボンベは定期的に検査および認定を受ける必要があります。これは、資格のある資格のある技術者のみが行うことができます。

水素内燃エンジンを搭載した最も人気のある車

写真：Riversimple Rasa

科学者が水素モーターの使用に関連する現在の問題についてパズルを解き続けているという事実にもかかわらず、水素燃料自動車の数は増え続けています。 最も有名な水素自動車は次のとおりです。

トヨタミライFCV-2013年に初発売されたが、2015年に発売された。その中で利用可能なシリンダーは、約500kmの「範囲」を提供しました。
BMW 750hL、そのコンセプトバージョンは2000年に展示されました。車には特別な水素タンクが装備されており、その予備は300kmの距離をカバーするのに十分です。
ホンダクラリティは、古典的な燃料の代わりに水素を使用する別の車です。このモデルの主な利点は、その見事な外観と、水素自動車の基準によると、589kmのパワーリザーブが印象的であることです。
Riversimple Rasaは、もともと英国製の小型水素自動車です。その主な特徴は、軽量（500 kg強）と印象的なパワーリザーブ（約500 km）でした。

さらに、メーカーは、アウディH-tron Quattro、水素メルセデスGLC、ニコラモーターのニコラワントラック、ピニンファリーナデザインハウスのH2スピードスーパーカーなど、水素コンセプトカーを引き続き発表しています。