Chevy Electrovan: первый в мире автомобиль на топливных элементах
Первый топливный элемент на колесах
Автор: Кэри Расс (21 октября 2008 г., 9:44 по тихоокеанскому времени)
Какой компанией и когда был разработан первый автомобиль на топливных элементах?
ЭлектроВан-01.jpg
GM Electrovan: Поразительно, первый в мире автомобиль на топливных элементах.
(Кредит: Кэри Расс)
Неожиданный ответ: General Motors, 1966 год.
Электрован снаружи выглядел как фургон GMC, но внутри он выглядел как Безумный Ученый Город. Разработанный Крейгом Марксом и его коллегами, Electrovan имел топливный элемент Union Carbide, в котором использовались жидкий водород и жидкий кислород. Да, это была ракетостроение. Водородным топливным элементам нужен кислород, который, хотя и имеется в изобилии здесь, на Земле, является товаром, который можно «принести с собой» в космосе. Топливные элементы в то время были технологией космических капсул.
Я лично видел Electrovan, когда в 2000 году открылась водородная заправочная станция California Fuel Cell Partnership в Западном Сакраменто, штат Калифорния. Это был статичный дисплей и захватывающая часть истории. Вспомните вертолет Леонардо да Винчи, только реально построенный. Ну, может быть, не совсем так футуристично, но близко.
ЭлектроВан-04_270x187.jpg
Ах, аналоговая эра!
(Кредит: Кэри Расс)
Электронная миниатюризация, которую мы считаем само собой разумеющейся сегодня, произошла в далеком будущем, в середине 60-х. Компьютеры, если не комнаты, заполненные электронными лампами, все же были зверями размером с комнату с дискретными компонентами, а управляющая логика для систем Электрована была скорее мозгом какого-нибудь инженера, чем какими-то кусочками кремния или германия. Фургон был выбран потому, что в него могли поместиться топливный элемент, вспомогательные баки и схемы.
Заглянув внутрь, я почувствовал, что управление Электрованом было коллективным усилием, мало чем отличающимся от управления самолетом во времена пилота, второго пилота и бортинженера.Помимо обычного спидометра, на приборной панели было множество органов управления и приборов.
ЭлектроВан-02.jpg
Следите за своими ногами и садитесь.
(Кредит: Кэри Расс)
Боковые двери были открыты — раздвижные двери минивэна были в будущем лет на 20 — и можно было видеть заднее сиденье. Ммм, там было тепло со всеми этими сверхмощными электрическими штуками под ними. Размер проводки указывал на то, что через них прошло много-много ампер! Топливный элемент хранился под сиденьем.
ЭлектроВан-05_270x159.jpg
Горячее сиденье?
(Кредит: Кэри Расс)
Я сунул нос внутрь, чтобы лучше рассмотреть. Там я увидел очень прикольный деревянный рубильник. На фотографии видно, что дерево было изолятором, это были провода большого сечения, и, должно быть, через них проходил ток. Повсюду множество датчиков, "телеметрия" с помощью ручки и бумаги, без сомнения.
В задней части два больших сферических резервуара хранили жидкий водород и жидкий кислород. Где-то в фургоне была система охлаждения, чтобы эти жидкости оставались жидкими. Это может объяснить массивную проводку.
Но была и вспышка узнавания, и я повернулся к коллеге и сказал: «Смотри! Двойные Веберы!» Мы оба согнулись в смехе.
ЭлектроВан-06_540x374.jpg
Двойные Веберы!
(Кредит: Кэри Расс)
Эй, я ничего не могу поделать; Я вырос на телевизионной диете из лосей и белок, поэтому не могу устоять перед хорошим (или плохим) каламбуром. Резервуары выглядели точно так же, как обычные котлы-барбекю Weber. А карбюраторы Weber были стандартом для высокопроизводительных двигателей до появления системы впрыска топлива. Так что вопрос был только один: боковая тяга или нисходящая тяга?
Электрован ездил, но из-за возможной опасности жидкого водорода и кислорода на дорогах общего пользования он ездил только на территории GM, а не на дорогах общего пользования. Опередив свое время на десятилетия, он представляет собой захватывающий пример того, что можно было сделать в эпоху огромных корпоративных бюджетов на исследования и разработки. Подумайте об автомобильном эквиваленте Bell Labs.
(Эта статья взята из блога CNET cartech.)
Вы можете найти больше информации об Электроване здесь:
ГМ Электрован
GM Electrovan 1966 года считается первым когда-либо произведенным автомобилем на водородных топливных элементах. Хотя топливные элементы существуют с начала 1800-х годов, General Motors была первой, кто использовал топливные элементы для привода колес автомобиля.
Снаружи это был GMC Handivan 1966 года выпуска. Его внутренности были превращены в научную лабораторию новых технологий, которая больше походила на старый перегонный куб для виски.
GM Electrovan был детищем доктора Крейга Маркса, который руководил большинством передовых инженерных проектов General Motors. Маркс вместе со штатом из 250 человек разрабатывал электрофургон более 2 лет, прежде чем получил управляемое транспортное средство.
НАСА ранее использовало топливные элементы для питания бортовых систем своего космического корабля Gemini. Эти водородные топливные элементы производили воду в качестве побочного продукта, которую астронавты затем могли пить.
GM Electrovan использовал топливный элемент производства Union Carbide, который работал как на переохлажденном жидком водороде, так и на жидком кислороде. Сегодняшние топливные элементы используют менее чистый кислород, который содержится в воздухе снаружи. Электрован имел один большой бак для водорода и один для кислорода, а также 550 футов трубопроводов по всей задней части автомобиля, превращая этот 6-местный фургон в 2-местный, в котором едва хватало места для 2 пассажиров.
Электрован Дженерал Моторс Иллюстрация
Топливный элемент Union Carbide мощностью 5 кВт (рассчитанный на 1000 часов использования) мог разогнать GM Electrovan до максимальной скорости от 63 до 70 миль в час. У Electrovan также был запас хода 120 миль, что было не так уж и плохо для 1966 года. Из соображений безопасности Electrovan использовался только на территории компании, где по пути с ним произошло несколько аварий.
С самого начала идея заключалась в том, чтобы использовать Corvair в качестве первого транспортного средства на водородных топливных элементах и назвать его Electrovair.Но вскоре GM обнаружила, что утечка с использованным электролитом вызвала «блестящий фейерверк», плюс он весил 550 фунтов. и нужно было разместить в более крупном автомобиле. Был также инцидент с взорвавшимся водородным резервуаром, в результате которого никто не пострадал, но осколки разлетелись на четверть мили, что вызвало серьезную озабоченность, и необходимо было принять дополнительные меры предосторожности, чтобы гарантировать, что никто из работающих над проектом не пострадал.
После того, как GM Electrovan был построен, испытан и показан журналистам в 1966 году, проект был свернут в основном из-за непомерно высокой стоимости. Платины, используемой в топливном элементе, было достаточно, чтобы «купить целый парк фургонов», и в то время не было абсолютно никакой поддерживающей водородной инфраструктуры.
General Motors пыталась передать Electrovan Смитсоновскому институту, но они отказались от автомобиля по причинам, которые до сих пор не ясны. В течение многих лет Electrovan хранился в холодильнике на складе в Понтиаке, штат Мичиган, несколько раз избегая дробления. Затем его перевезли в Центр наследия General Motors недалеко от Детройта. Недавно GM Electrovan был выставлен на обозрение в Автомобильном музее Петерсена в Лос-Анджелесе, штат Калифорния.
Внешние ссылки
PDF-файлы со страниц внешнего веб-сайта, которые могут больше не существовать в Интернете
Нарушение: автомобили на поле боя; Армия США испытывает водородный Chevy ZH2
Армейские испытания прототипа грузовика, который может найти применение на поле боя
Фотографии Роберта Макгаффина
Сегодня компания Chevrolet объявила, что военные США начнут годичные экстремальные полевые испытания своего прототипа ZH.2 грузовая машина. Представленный в прошлом году ZH2 — один из последних концептуальных автомобилей, созданных General Motors на базе водородной технологии.
GM имеет более чем десятилетний опыт сотрудничества в демонстрационных программах исследований топливных элементов с Центром исследований, разработок и инженерии танковой автомобильной техники армии США (TARDEC), организацией, специализирующейся на применении наземных транспортных средств для армии США.TARDEC получает грузовик 10 апреля 2017 года.
«TARDEC использовала ряд наших автомобилей на топливных элементах Equinox, выпущенных еще в 2007 году. Они изучают все виды оборудования и технологий, чтобы увидеть потенциал того, что в конечном итоге окажется в руках военных с точки зрения оборудования и топлива. ячейки — одна из тех технологий, которые имеют большие перспективы», — говорит Крис Колкуитт, старший технический менеджер ZH.2.
Electrovan, очень похожий на Mystery Machine, был первым в мире транспортным средством на водородных топливных элементах. Фото предоставлено ГМ.
Водородная технология на самом деле не является чем-то новым для GM. Вы можете проследить его историю до Electrovan 1966 года, первого автомобиля, использующего водород в качестве источника топлива. С тех пор усовершенствования продолжались на различных платформах. Фактически, Лаборатория военно-морских исследований США также работает с GM над созданием беспилотных подводных аппаратов с использованием той же технологии, что и ZH.2. Аэрокосмическая промышленность — еще одна область, в которой в настоящее время ведутся разработки с использованием водородных топливных элементов.
Ранее был создан парк из более чем 100 автомобилей Equinox на водородных топливных элементах, небольших внедорожников Chevy, которые были переданы различным группам пользователей для тестирования технологии в реальных ситуациях с реальными водителями. Хотя программа закончилась в 2010 году, некоторые из них все еще в пути, а некоторые проехали более 140 000 миль.
«Флот преодолел более 3 миллионов миль, и это вселило в GM и армию уверенность в том, что он подходит для дальнейших оценок. Естественным прогрессом было увидеть, куда технология может привести нас с внедорожником», — говорит Колкуитт. «TARDEC хотел протестировать автомобиль в пригодном для бездорожья пакете, чтобы увидеть пригодность технологии для внедрения в будущие автомобильные платформы».
Около двух лет назад GM и TARDEC начали обсуждать идею того, что можно было бы оценить внедорожному транспортному средству на топливных элементах. Примерно через 16 месяцев GM разработала модель ZH.2 в качестве оценочного транспортного средства, и в настоящее время он единственный в своем роде.
Ж2 использует ту же систему топливных элементов Gen 0, что и флот Equinox. В отличие от традиционного двигателя, у него нет цилиндров, а рабочий объем/мощность не измеряется в кубических дюймах или сантиметрах. Измеряется в киловаттной мощности, а ZH2Энергосистема рассчитана на 93 киловатта постоянного тока. Бортовой гибридный аккумулятор обеспечивает дополнительные 35 киловатт.
Платформа Ж2 на самом деле построен на слегка модифицированном шасси Colorado ZR2. Панели кузова изготовлены из углеродного волокна, армированного кевларом, для снижения веса. Внутри приборная панель в основном такая же, как у Colorado с гоночными сиденьями Recaro.
Водород хранится в резервуарах в виде сжатого газа. В сочетании с кислородом из наружного воздуха блок топливных элементов преобразует водород в электричество, которое приводит в действие систему привода и другие ваши традиционные аксессуары: водяной насос, генератор переменного тока, кондиционер и т. д. Выбросы отсутствуют, за исключением почти пригодного для питья водяного пара. , которые при необходимости можно захватить и хранить на транспортном средстве.
Ж2 имеет экспортный источник питания в багажнике, который может потреблять энергию топливных элементов постоянного тока и преобразовывать ее в мощность переменного тока 240 и 120 вольт. Блок можно использовать в качестве мобильного генератора для производства от 25 до 50 киловатт электроэнергии на экспорт. Его можно использовать для питания любого оборудования, которое может понадобиться в полевых условиях. Низкая тепловая сигнатура автомобиля является еще одним преимуществом для военных применений. Что касается шума, ZH2 находится на одном уровне с гибридом, поэтому сниженный уровень шума также полезен для использования в полевых условиях, чего не могут предложить обычные автомобили.
«Топливный элемент примерно в два раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания. На каждый галлон водорода, который вы заправляете в бак своего автомобиля на топливных элементах, вы в конечном итоге проедете вдвое больше на этом галлоне», — говорит Колкуитт.
Вы вполне можете заглянуть в будущее транспорта, и коммерческая продажа такого рода технологий может произойти уже в 2020 году.Примерно в это же время совместное производственное предприятие GM и Honda начнет массовое производство топливных элементов.
В качестве топлива ведется огромная работа, чтобы увидеть, каковы возможности водорода, и поскольку возобновляемые источники энергии начинают занимать место углеводородов, он может стать крупным игроком, но не ожидайте, что водородные насосные станции скоро заменят заправочные станции. . На это могут уйти десятилетия, но работа ведется, и это лишь малая часть того, что готовят крупные автопроизводители, такие как Chevrolet.
Ищите полную информацию о Chevy ZH2 в одном из будущих номеров журнала RECOIL.
Chevy Electrovan: первый в мире автомобиль на топливных элементах
Технологии экологически чистой энергии развивались семимильными шагами с тех пор, как General Motors впервые представила свой Electrovan на водородных топливных элементах.
Электрификация транспорта
Electrovan от General Motors считается первым автомобилем, использующим водородный топливный элемент. В новаторской конструкции использовался топливный элемент, сочетающий переохлажденный жидкий водород и жидкий кислород. Этот ранний прототип положил начало технологической эволюции, ведущей к сегодняшнему новому поколению транспортных средств с водородным двигателем, работающих на топливных элементах, использующих водород под давлением в сочетании с естественным кислородом из источников окружающего воздуха.
Рисунок 1. Популярность электромобилей растет
Эти водородные топливные элементы нового поколения ускоряют использование экологически чистой энергии на транспорте. Чтобы защитить окружающую среду, мир приходит к одному и тому же выводу: транспорт в долгосрочной перспективе должен быть электрическим. Электромобили могут питаться от аккумуляторов, топливных элементов или их комбинации. Аккумуляторы сегодня — это зрелая технология, и их возможности расширяются. Однако, если и когда все транспортные средства станут электрическими, сегодняшние батареи столкнутся с ограничениями природных ресурсов с точки зрения таких материалов, как кобальт. Использование только энергии батареи также имеет ограничения по дальности действия, поскольку батареи требуют периодической подзарядки в стационарных пунктах зарядки.
Топливные элементы по существу преобразуют потенциальную энергию топлива в электричество посредством электрохимической реакции водородного топлива с окислителем. Это очень похоже на аккумулятор, в котором электрохимическая реакция возникает, пока есть топливо. Водород под давлением соединяется с кислородом воздуха без вредных выбросов, таких как сера, оксиды азота и озон, а побочным продуктом является только вода.
Технология водородных топливных элементов может оказаться одной из самых значительных быстрорастущих областей для энергетических систем с нулевым уровнем выбросов. С ускорением технологических инноваций топливные элементы вполне могут стать наиболее эффективной и экологически чистой формой альтернативного производства энергии не только для транспортных средств, но также для промышленности и домашних хозяйств.
Эволюция рынка топливных элементов
По данным Grand View Research, прогнозируется, что мировой рынок топливных элементов будет расти со среднегодовым темпом роста 20,9% и к 2025 году достигнет 24,81 миллиарда долларов США. ожидается дальнейшее отклонение баланса от традиционных ископаемых видов топлива. Доступность инфраструктуры для заправки водородом также будет иметь ключевое значение для широкого распространения среди потребителей.
Ожидается, что эволюция рынка топливных элементов будет в первую очередь задействовать приложения с высокой окупаемостью, такие как тяжелые автомобили, такие как современные гибридные автомобили и внедорожники, приложения для общественного транспорта (поезда, автобусы и т. д.) и стационарное производство топлива (электростанции). переход на более мелкие частные автомобили по мере снижения затрат. Особенно для более тяжелых транспортных средств источник питания должен быть компактным и легким — для этих применений топливные элементы имеют большое преимущество.Кроме того, комбинация топливных элементов и аккумуляторов обещает значительно увеличить запас хода транспортных средств, поскольку топливные элементы могут заряжать аккумуляторы во время движения.
Архитектуры топливных элементов
Архитектуры топливных элементов охватывают ряд конструкций, в которых используются различные источники топлива, наиболее распространенными из которых являются твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) и топливные элементы с протонообменной мембраной (ПЕМТЭ). Согласно исследованию Grand View Research, на долю PEMFC, использующих водородное топливо, приходилось более 76% единиц, отгруженных в США в 2016 году. PEMFC универсальны и подходят для портативных, стационарных, а также транспортных конечных приложений. Будучи компактными, они считаются лучшим кандидатом для использования в транспортных средствах и портативных устройствах.
Биполярные пластины — в основе процесса производства энергии
Одним из наиболее важных элементов ПОМТЭ являются биполярные пластины топливных элементов, которые распределяют водород и воздух, проводят электрический ток от элемента к элементу и отводят тепло от активной зоны, избегая при этом утечки газов или охлаждающей жидкости. Несколько биполярных пластин объединены в PEMFC, чтобы обеспечить требуемый уровень производства электроэнергии, во многом так же, как элементы в батарее объединяются вместе для обеспечения заданных выходных уровней.
Рисунок 2 – Несколько биполярных пластин, объединенных в PEMFC
Прогнозируется, что PEMFC станут важным фактором в преобразовании транспорта, работающего на ископаемом топливе, в более экологичные и устойчивые источники энергии. Производителям топливных элементов необходимо сотрудничать с надежными специалистами, которые могут поставлять высококачественные биполярные пластины в соответствии со строгими спецификациями и в необходимых количествах. Поставщик вертикально интегрированных решений является ключом к эффективному достижению этой цели; тот, который может обеспечить жесткий контроль над всем производственным процессом, от первоначального проектирования до штамповки металла, сварки и формования прокладок, до окончательных испытаний и отбора проб для обеспечения качества.
