Hvorfor går ingen hydrogenbiler på hydrogen direkte?

[-Siberian-]

Jeg leser stadig om varianter som benytter hydrogen for å lage strøm som i sin tur driver en elmotor, men ingen som brenner det på en mer "direkte" måte. I mitt hode høres det unektelig mer effektivt ut, selv om det helt sikkert er gode grunner til å la det være. Noen som kan opplyse meg?

[PROuser]

Det er ikke forbrenningsmotor.. Derfor produserer de heller strøm med celler, og driver elektrisk.

[nebrewfoz]

Jeg leser stadig om varianter som benytter hydrogen for å lage strøm som i sin tur driver en elmotor, men ingen som brenner det på en mer "direkte" måte. I mitt hode høres det unektelig mer effektivt ut, selv om det helt sikkert er gode grunner til å la det være. Noen som kan opplyse meg?

 

Vel, det har blitt laget flere modeller som brenner hydrogen i en forbrenningsmotor (ikke ulik en vanlig bensinmotor) - se her: https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_internal_combustion_engine_vehicle

 

Et problem med en forbrenningsmotor er at det produseres mye varme som ikke kan brukes til å drive bilen fremover, og jeg antar at varmetapet i en forbrenningsmotor er større enn konverteringstapet i en brenselcelle og at det er grunnen til at biler med brenselcelle ser ut til å ta over.

[Gavekort]

Hydrogen har for lav energitetthet, og ICE er egentlig ikke foretrukket.

[PROuser]

Det har tidligere vært utprøvet hydrogenkjøretøy med forbrenningsmotor. De første hydrogenbilene som kom til Norge i 2006 var konverterte Toyota Prius-biler, og hadde da en mye lavere kostnad enn brenselcelle hydrogenbiler, men også en lavere virkningsgrad og rekkevidde.

[sverreb]

En stempelmotor konverterer først brennstoffet til varme som i sin tur konvereres til en lateral mekanisk bevegelse i stempelet som igjen konverteres til en roterende bevegelse i krankakslingen som konvereres til en roterende bevegelse med annet hastighets/momentforhold i girkassen før det sendes til drivlinjen.

Fortsatt sikker på at en stempelmotor er en 'direkte' konvertering?

 

Antallet konverteringer som skjer sier lite om systemeffektiviteten. En brenselscelle er 40-60% effektiv (La oss si 50%). Hvis hvis så antar at halvparten av energien fra brenselscellen går til motoren or resten til lagring i et batteri (Hybrid batteri/brenselscelle er den normale topologien i hydrogenbiler siden det er unødig fordyrende å skalere brenselscellen til å ha en makseffekt som dekker motorsystemets ønskede makseffekt, når denne bare brukes i svært kort tid av gangen). Så antar vi videre en lade/utladeeffektivitet på netto 80% og en motoreffektivitet på 90% får vi en systemeffektivitet på (50%*90% + 50%*80%*90%)/2~=40%

 

Til sammenligning klarer en stempelmotor i bil* kanske 30% på en god dag, men det blir gjerne en del lavere i realiteten, og dette er ikke for hydrogen**.

 

*) Store motorer i tog og skip greier vesentlig mer. Opp til 50% har jeg hørt om. Men dette er motorer med svært høy forbrenningstemperatur og dertilhørende høy kompresjon, som er tunet for ett optimalt turtall. Dette fungerer dårlig i biler fordi motorene blir for tunge, slipper ut for mye nitrogenoksider, går på feil drivstoff (tunge drivstoffoljer), liker dårlig å starte og stoppe ofte (må holde varmen oppe), og krever en seriehybridtopologi eller CVT i bil (P.g.a. at de bare går på ett turtall)

 

**) Hydrogen mot strukturellt metall som f.eks stempelvegger er ikke så festlig i lengden. Hydrogenmolekylet diffunderer inn i metall og gjør det sprøtt over tid. I tilegg ser jeg ikke bort i fra at hydrogen er et mindre egnet drivstoff også rent kjemisk tatt i betraktning at det tenderer til å være slik at motorer for tunge oljetyper gjerne er mer effektive siden disse tenner senere og dermed lar en bruke høyere kompresjon.