طبیعت سبز ایران
بررسی محیط زیست ایران و جهان
صفحات وبلاگ
نویسنده: سید محمد فاطمی s.m.fatemi - یکشنبه ۱٤ فروردین ۱۳٩٠

موتورهای هیدروژنی عاملی برای حل مساله انرژی و محیط زیست

هیدروژن ؛ سوختی از جنس آب!

آیا سوخت پاک واقعیت است یا خیال و آیا روزی خواهد رسید که سوختی بی پایان در دست بشر قرار گیرد؟ اینها همه سوالاتی است که ذهن دانشمندان و مهندسان خودرو را به خود مشغول کرده است. اما این سوالات دیگر خیال نیست، بلکه ممکن است در چند دهه آینده به واقعیت نزدیک شود، اما این شاه کلیدی که دانشمندان به آن نزدیک شده اند چیست؟

هیدروژن، یکی از فراوان ترین عناصر در طبیعت است. سوختن هیدروژن با انرژی زیاد تنها خروجی آب را در پی دارد؛ پس آیا هیدروژن می تواند تمام مشکلات گذشته را حل کند؟ البته تکنولوژی چنین موتوری بسیار پیچیده تر است و در حال حاضر، تاسیسات سوخت رسانی چنین خودرویی نیز بسیار گران قیمت است.

● اصلی ترین گام را بی.ام.و برداشت

مهندسان بی.ام.و که در جهان اتومبیل به مهندسان تکنولوژی معروف هستند، رویای سوخت هیدروژنی را به واقعیت نزدیک کرده اند. متخصصان این شرکت هم اکنون مدل سری ۵ خود را به موتور احتراق داخلی با سوخت هیدروژنی مجهز کرده اند و در گام بعدی، خودرویی را با شکل مسابقه ای به موتور هیدروژنی تبدیل کرده اند.

مهندسان بی.ام.و خودرو هیدروژنی را با موتور H۲R ساخته اند که با آرایش خورجینی و یا ۱۲ سیلندر و به کارگیری سوخت هیدروژن ۲۸۵ اسب بخار قدرت تولید می کند. خودرو جدید بی.ام.و در آخرین رکوردگیری توانسته رکورد ۳۰۲ کیلومتر بر ساعت را به دست آورد. موتور جدید H۲R بر مبنای موتور احتراق داخلی بی.ام.و سری ۷ ساخته شده که برای افزایش راندمان در این موتور از زمانبندی متغیر سوپاپ ها استفاده شده است.

به دلیل نوع سوخت هیدروژن و حالت گازی آن، تغییراتی در سیستم سوخت رسانی این خودرو داده شده است.

بی.ام.و قصد دارد بر اساس تجربیات به دست آمده در مدل H۲R، خودرویی بسازد که توانایی کارکرد با هیدروژن و بنزین را داشته باشد.

طراحان بهترین موتور هیدروژنی

خودرو هیدروژنی بی.ام.و به وسیله شرکت تکنوسنتز - از شرکت های زیرمجموعه بی.ام.و - ساخته شده است.

یورگن کوبلر از مهندسان خبره آلمانی و مدیر پروژه H۲R، اعتقاد دارد که در کوتاه ترین زمان، بهترین خودرو هیدروژنی جهان ساخته شده است.

وی مدت ساخت نمونه بی.ام. و را تنها ۱۰ ماه می داند و می گوید: "این کار سخت تنها با استفاده از سیستم های شبیه ساز رایانه ای CAP قابل اجرا بود؛ به طوری که با استفاده از این روش در هزینه و وقت صرفه جویی بسیار شده است."


تفاوت احتراق بنزین و هیدروژن

مهم ترین تفاوت بین موتور احتراق داخلی بنزین سوز و هیدروژنی در ذات این دو سوخت است. هیدروژن تحت فشار هوای طبیعی سریع تر از سوخت معمولی مشتعل می شود، اما دمای احتراق آن اندکی کمتر از بنزین است. در داخل موتور سرعت احتراق بالای مخلوط هیدروژن و هوا دمای بیشتری در مقایسه با یک موتور بنزینی تولید می کند. بنا برای ن، باید زمانبندی سوخت بنزین تغییر کند و جرقه باید زمانی زده شود که بهترین فشار در نقطه مرگ بالای پیستون شکل گیرد. یکی از مزایای قابل توجه فشار احتراق بالاتر از مخلوط هیدروژن و هوا، تولید قدرت بیشتر از مقدار انرژی است که در یک موتور بنزینی مصرف می شود و این یعنی موتور هیدروژنی بازده و کارایی بیشتری دارد.

● سوخت رسانی فوق مدرن

سوخت هیدروژن همان اندازه که پاک است، خطرناک نیز هست و به همان اندازه ذخیره آن پیچیده است. به همین دلیل، مهندسان بی.ام.و برای ساخت یک خودرو هیدروژنی با سد بزرگی رو به رو بوده اند.

در خودرو H۲R بیش از ۱۱ کیلوگرم هیدروژن مایع در یک مخزن عایق بندی شده ذخیره می شود. در مجموع برای حفظ ایمنی ساخت در تمام شرایط، سه عدد سوپاپ مخصوص روی مخزن سوخت قرار گرفته است. یکی از این سوپاپ ها با رسیدن فشار هیدروژن به میزان ۴.۵ بار باز می شود و دو سوپاپ دیگر نیز برای جلوگیری از خطر نشت هیدروژن از مخزن به بیرون در نظر گرفته شده است و دمای آن نیز پائین نگه داشته می شود. جالب این که هیدروژن به سختی مایع می شود و باید این گاز را در حرارت ۱۵۰ درجه زیر صفر با فشار بالا قرار داد تا بتوان آن را مایع کرد؛ پس نوع مخزن ذخیره سازی هیدروژن هم بسیار پیچیده خواهد بود. حفظ ایمنی این مخزن پیچیده تر است، زیرا در صورت انفجار، به راحتی محله ای را به هوا خواهد برد.

سوپاپ های اضافی فشار گاز در لوله های سوخت رسانی به موتور و میزان جابه جایی هیدروژن از داخل مخزن به سمت بیرون را کنترل می کنند. با مشاهده کوچکترین نشت، فشار هیدروژن به ۰.۴ بار کاهش یافته و سوپاپ های تامین سوخت به طور خودکار جریان هیدروژن را قطع می کنند.

آینده منتظر هیدروژن

استفاده از سوخت های فسیلی احتمالا در ۱۰۰ سال آینده، اندک اندک کنار گذاشته خواهد شد. آلودگی این سوخت ها مشکل ساز هستند و اگر مهندسان بتوانند از هیدروژن در موتور خودروها استفاده کنند، مشکل انرژی و آلودگی حل خواهد شد؛ چرا که تنها نتیجه سوختن هیدروژن با اکسیژن، آب است، اما هنوز راه زیادی باقی است. شاید بعید به نظر برسد؛ عنصر هیدروژن که به گفته بسیاری از دانشمندان دومین عنصر طبیعت از نظر فراوانی است، به سختی تهیه و سخت تر از آن ذخیره می شود؛ حال باید دید دانشمندان چگونه از هیدروژن استفاده می کنند و چگونه کلید استفاده از معدن هیدروژن در خودروها پیدا خواهد شد.

 

منابع :
----------------------

www.niaze markazi.com

aftab.ir
http://mechanic.persiandata.com

سید محمد فاطمی  s.m.fatemi
فاطمی.فارغ التحصیل مهندسی منابع طبیعی-محیط زیست دانشگاه سبزوار. امیدوارم با ایجاد این وبلاگ قدمی کوچک در راستای حفظ و ارتقآ دانش محیط زیستی بردارم.آماده دریافت نظرات سازنده شما هستم. ایمیل: mohammad_fatemi97@yahoo.com
نویسندگان وبلاگ:
مطالب اخیر: