Пермские ученые сделали шаг на пути к производству отечественных электромобилей на водородном топливе
В мире постепенно увеличивается спрос на транспорт с электрическим двигателем. К основным проблемам их эксплуатации относятся недостаточное распространение зарядных станций и ограниченный максимальный пробег электромобиля, в среднем не превышающий 500 километров. Использование водорода в качестве альтернативного источника энергии решает эти проблемы. Такой вариант отличается своей экологичностью, большим запасом хода на одной зарядке (более 1000 километров), быстрой заправкой и безопасностью. Электромобиль на водородном топливе – это сложная техническая система, требующая изучения. В России есть всего одна зарубежная марка такого транспортного средства – Тойота Мирай. Ученые Пермского Политеха разработали нагрузочный стенд для проведения испытаний и изучили конструкцию малогабаритной модели этого гоночного болида. Разработка позволила выявить важные эксплуатационные характеристики объекта, обнаруженные в процессе его работы. Исследование поспособствует импортозамещению зарубежных аналогов электромобилей на водородном топливе.
Статья с результатами опубликована в журнале «Мир транспорта и технологических машин». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
При разработке водородных электромобилей важно изучить все аспекты его работы от производства водорода до работы электродвигателя. Ученые ПНИПУ создали испытательный стенд для проведения тщательных контрольных тестирований изучаемого продукта. С его помощью политехники исследовали модель электромобиля и выявили характеристики, которые в дальнейшем помогут при разработке отечественных моделей.
При эксплуатации электромобилей на водородном топливе отсутствуют выбросы вредных газов в атмосферу. Однако на окружающую среду влияет углеродный след от производства водорода. Оптимальный и экологичный способ его выделения – электролиз воды. Для этого в ходе эксперимента политехники использовали генератор, который расщепляет воду на водород и кислород. На основном элементе генератора, протонообменной мембране, происходит выделение чистого газа.
Водород на борту модели гоночного болида хранится в специальном накопителе, емкость которого равна 10 литрам. При соединении с электролизером емкость заполняется в среднем за 17 минут. Ученые поставили перед собой задачу – выяснить, насколько конструкция накопителя прочна, долговечна и безопасна для применения в электромобиле. Для этого они распилили его и провели химический анализ сплава.
«Мы сделали вывод, что марганец является основанием химической реакции, лежащей в основе работы накопителя. Титан – это добавка, оказывающая положительное влияние, как катализатор. Добавление в сплав хрома позволяет использовать его в качестве аккумулятора. А увеличение содержания ванадия эффективно для повышения выделения водорода. В итоге данная система хранения водородного топлива стабильная, многоразовая и безопасная, а значит, ее стоит использовать в дальнейших разработках транспорта на альтернативном источнике энергии», – рассказывает ведущий инженер кафедры «Автомобили и технологические машины» Пермского Политеха Ольга Иванова.
Исследуемый гоночный болид является радиоуправляемой моделью электромобиля с размещенной на ней водородной энергоустановкой. На борту модели топливо хранится в водородном картридже, который подключен к регулятору давления. Трубопроводы направляют газ к блоку топливных элементов, который в свою очередь конвертирует химическую энергию водорода и кислорода в электрическую. Постоянный ток поступает в контроллер, необходимый для питания и управления электродвигателем. Данные рабочие процессы обеспечивают эффективное передвижение электромобиля на альтернативном топливе.
Испытательный стенд, разработанный учеными, дает возможность динамического моделирования всех этапов преобразования водорода – от хранения в топливном баке до питания электродвигателя. Разработка позволила провести эксперимент по стабильности работы модели гоночного болида. Политехники испытывали модель на уровень мощности и продолжительность работы. Для определения этих параметров экспериментальная установка оборудована автоматизированной системой измерений, регистрации электрических параметров и скорости движения.
Необходимый минимальный уровень мощности установки 10,5 Вт. Выход на стабильный режим работы такой мощности занял 1,5 минуты. Так как для эксперимента политехники использовали небольшой объем водорода (три литра), время работы установки составило 9 минут при среднем значении выходной мощности 11 Вт. Как только водород в системе закончился, режим стабильной работы пошел на спад и мощность начала снижаться. Эксперимент подтвердил, что параметры водородной энергоустановки достаточны для движения электромобиля на различных эксплуатационных режимах.
Благодаря разработанному стенду ученые ПНИПУ получили важные характеристики работы электромобиля на водородном топливе, которые станут основой для разработки уже реальных отечественных полномасштабных автомобилей на альтернативном источнике энергии. Кроме того исследование обращает внимание на недостатки модели, которые в дальнейшем будут доработаны.
Telegram 
Дзен 
VK Чтобы половина Вселенной оказалась заполнена самовоспроизводящимися машинами, достаточно всего одной технологической цивилизации на миллион галактик. К такому выводу астрофизик Дэвид Киппинг пришел, впервые рассчитав последствия парадокса Ферми в космологических масштабах. Результат сделал отсутствие следов внеземного разума еще труднее для объяснения.
Международный коллектив ученых обнаружил новую серьезную угрозу ускорения потепления планеты, которая скрывается в высокогорных районах Азии. Исследователи выяснили, что стремительное повышение температур приводит к высвобождению огромных запасов древнего углерода из вечной мерзлоты (замерзшие слои грунта, не оттаивающие годами) Тибетского плато.
Исследователям удалось обнаружить у побережья филиппинского острова Лусон останки «Хофуку Мару» — печально известного японского плавучего концлагеря, подорванного торпедой союзников в 1944 году. Затонувший корабль стал братской могилой более чем для тысячи военнопленных, находившихся на борту.
Исследователи НИУ ВШЭ и МГУ доказали универсальный закон, описывающий время исчезновения популяций в случайной среде. Анализ эволюции ветвящихся процессов — сложных вероятностных систем — показал, что вне зависимости от изначального числа особей процесс вымирания подчиняется строгим математическим закономерностям.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно