Kā darbojas ūdeņraža dzinēji?

Ūdeņraža dzinēji ir līdzīgi citiem iekšdedzes dzinējiem, izņemot to, ka fosilā kurināmā vietā tiek izmantots ūdeņradis, tāpēc ražošanas procesu no naftas degļiem uz ūdeņraža dzinējiem ir viegli pārveidot. Šie ūdeņraža dzinēji sadedzina šķidro ūdeņradi, lai kustinātu virzuļus un radītu jaudu. Ūdeņradis nodrošina lielu enerģiju, neradot kaitīgas izplūdes.

Tomēr ūdeņraža iekšdedzes dzinējam ir daži ierobežojumi, kas padara to nepraktisku. Lai saturētu pietiekami daudz degvielas, lai tas būtu noderīgs, ūdeņradis ir jāuzglabā šķidrā veidā, kas ir jāatdzesē līdz ārkārtīgi zemai temperatūrai. Tik zema temperatūra var izraisīt spriedzi un plaisāšanu ne tikai degvielas tvertnē, bet arī jebkurā apkārtējā konstrukcijā. Transportlīdzekļa izolācija un pastiprināšana, lai tā izturētu šo temperatūru, palielina ražošanas izmaksas līdz pārmērīgam līmenim.

Alternatīva šim modelim ir kurināmā elementa modelis. Ūdeņradis un skābeklis sajaucas degvielas šūnā, savienojoties, veidojot ūdeni. Šī ķīmiskā reakcija arī atbrīvo elektrību, ko var uzglabāt un izmantot dzinēja darbināšanai. Ūdens ir vienīgā izplūdes gāze, ko rada šis dzinējs, tāpēc tas ir labs risinājums gaisa piesārņojuma samazināšanai.

Kurināmā elementa iekšpusē saspiestā ūdeņraža gāze iziet cauri ar platīnu pārklātam katalizatoram, kur elektroni tiek izvilkti, radot elektrību un radot pozitīvus ūdeņraža jonus. Skābeklis, kas ievadīts šūnā caur katodu, saistās ar joniem, veidojot ūdeni. Pēc tam šo ūdeni var atbrīvot kā izplūdes gāzi. Ar vienu kurināmā elementu saražotās enerģijas nepietiktu transportlīdzekļa darbināšanai, taču varētu savienot virkni elementu, lai nodrošinātu pietiekamu enerģiju.

Ir arī ierobežojumi degvielas šūnu ūdeņraža dzinējiem. Tie ir īpaši trausli un var nebūt pietiekami izturīgi, lai izturētu lietošanu transportlīdzeklī. To konstrukcijās tiek izmantoti dārgi komponenti un dārgmetāli, piemēram, platīns, tādējādi palielinot ražošanas izmaksas.

Arī kurināmā elementi ir pakļauti sasalšanai, īpaši pirms palaišanas. Kad ūdeņraža dzinējs darbojas, ķīmiskais process rada pietiekami daudz siltuma, lai šūnas nesasaltu. Tomēr tie neražo tik daudz siltuma kā iekšdedzes dzinēji, un degvielas šūnu dzinējiem ir nepieciešams ievērojami ilgāks laiks, lai uzsildītu.