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 Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
Способность договариваться с сородичами, будь то танец пчел или предупреждающий крик примата, хорошо изучена. Но то, как животные координируют действия с представителями других видов, долго оставалось загадкой. Международная группа ученых собрала воедино все известные случаи такой межвидовой коммуникации и выяснила, что во время эволюции выработался гибкий язык сигналов.
Биологи доказали, что способность млекопитающих восстанавливать утраченные конечности и их части не исчезла в ходе эволюции, а просто заблокирована на генетическом уровне. Во время экспериментов на животных авторы работы успешно вырастили заново кости, суставы, связки и сухожилия, которые обычно не восстанавливаются после ампутации.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
Физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ разработали новый подход к созданию материалов водородной энергетики, основанный на управлении дефектной структурой и иерархической архитектурой материала. Подход позволяет перейти от традиционного подбора составов и добавок к проектированию материалов с заданными характеристиками хранения и транспорта водорода.
Способность договариваться с сородичами, будь то танец пчел или предупреждающий крик примата, хорошо изучена. Но то, как животные координируют действия с представителями других видов, долго оставалось загадкой. Международная группа ученых собрала воедино все известные случаи такой межвидовой коммуникации и выяснила, что во время эволюции выработался гибкий язык сигналов.
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 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.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
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