أسطول BMW Fields Pilot لمركبات خلايا الوقود الهيدروجينية - مكتب ديترويت

بي ام دبليو هي الاختبار الميداني للهيدروجين iX5 نسخة من iX SUV، مدعومة بخلية وقود غشاء تبادل البروتون التي تغذي الكهرباء مباشرة إلى محركات السيارات الكهربائية. 

تحصل مجموعة BMW على خلايا الوقود الفردية الخاصة بها من شركة Toyota Motor Corp. ومضخات الهواء من شركة Garrett Motion كجزء من شراكة لتطوير محركات خلايا الوقود. لقد قامت تويوتا بالفعل بتسويق أ إنتاج مركبة تعمل بخلايا الوقود، ميرايفي أسواق مختارة منذ عام 2014. 

وباستخدام خلايا تويوتا، تقوم مجموعة BMW بإنتاج أنظمة خلايا وقود عالية الكفاءة في "مركز التميز" الخاص بالهيدروجين ومقره ميونيخ. تعد تقنية نظام خلايا الوقود أحد أهم المكونات في سيارة BMW iX5 Hydrogen وتعتقد BMW أن هذا العمل سيؤثر على تحول قطاع التنقل بأكمله. 

"الهيدروجين هو القطعة المفقودة في الأحجية عندما يتعلق الأمر بالتنقل الخالي من الانبعاثات. وقال أوليفر زيبسي، رئيس مجلس إدارة BMW AG: “إن تكنولوجيا واحدة في حد ذاتها لن تكون كافية لتمكين التنقل المحايد للمناخ في جميع أنحاء العالم”. 

كيف تعمل خلية الوقود PEM

خلية الوقود ذات غشاء تبادل البروتون (PEM) هي مولد بسيط للحالة الصلبة. يوجد داخل الخلية صفيحتان يفصل بينهما غشاء منفذ. الألواح مخددة لتسهيل تدفق الغاز ومغطاة بمعدن موصل. يقوم النظام بتوجيه الهيدروجين المضغوط على أحد جانبي الغشاء، والهواء الجوي المضغوط على الجانب الآخر. 

يسمح الغشاء لذرات الهيدروجين بالعبور، لكنه يجرد الإلكترونات من ذرات الهيدروجين أثناء مرورها. تنتقل الإلكترونات عبر الموصلات إلى الجانب الآخر من الخلية، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي. 

وبمجرد عبور الغشاء، ترتبط ذرة الهيدروجين بالأكسجين الموجود في الهواء الجوي لتكوين الماء، وتستعيد الذرة إلكترونًا. وبالتالي، فإن ناتج خلية الوقود هو ببساطة الماء النقي والكهرباء. 

هناك مرحلتان في إنتاج خلايا الوقود: أولاً، يتم تجميع خلايا الوقود الفردية لتكوين كومة من خلايا الوقود. بعد ذلك، يتم تركيب جميع المكونات الأخرى لتشكل نظام خلايا الوقود الكامل. قامت مجموعة BMW بتطوير مكونات هيدروجينية خاصة لنظام خلايا الوقود الجديد. يتضمن ذلك العمل مع Garrett لإنتاج ضاغط عالي الدوران لدفع الهواء الجوي العادي عبر خلية الوقود. 

"الهيدروجين هو مصدر طاقة متعدد الاستخدامات وله دور رئيسي يلعبه في عملية تحول الطاقة وبالتالي في حماية المناخ. ففي نهاية المطاف، إنها واحدة من أكثر الطرق فعالية لتخزين ونقل الطاقات المتجددة. يقول زيبسي: "يجب أن نستخدم هذه الإمكانية أيضًا لتسريع عملية التحول في قطاع التنقل". 

التحدي الذي يواجه نظام خلايا الوقود هو أنه على الرغم من كونه العنصر الأكثر شيوعا في الكون، إلا أن ذرات الهيدروجين الحرة نادرة على الأرض بسبب ميلها إلى الارتباط مع ذرات الأكسجين لتكوين الماء. في حين أن الكوكب يحتوي فعليًا على محيطات من الهيدروجين والأكسجين، إلا أن الأمر يتطلب طاقة أكبر لفصل تلك الجزيئات مما يمكننا استعادته من خلال خلية الوقود. 

ومع ذلك، فقد ساهمت التغيرات في السياسات العالمية والتقدم في تكنولوجيا خلايا الوقود وأنظمة الانبعاثات الأكثر صرامة في الاهتمام المتزايد بسرعة بالسيارات الكهربائية التي تعمل بالهيدروجين. ووفقا لمجلس الهيدروجين، فقد تم تمويل أكثر من 500 مليار دولار في مشاريع الهيدروجين الجديدة في العامين الماضيين فقط.

نظام خلايا الوقود في BMW

يتم تخزين الهيدروجين الغازي المطلوب لتزويد خلية الوقود BMW في خزانين بسعة 700 بار مصنوعين من البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP). تحتوي هذه العناصر معًا على ستة كيلوغرامات من الهيدروجين، مما يمنح سيارة BMW iX5 الهيدروجين نطاقًا يصل إلى 313 ميلًا. تقاس في دورة WLTP. تستغرق إعادة تزويد خزانات الهيدروجين بالوقود من ثلاث إلى أربع دقائق فقط باستخدام أنظمة التزود بالوقود الهيدروجيني الحالية، كما هو متاح في جنوب كاليفورنيا. 

أثناء التشغيل، يتم ضغط الهيدروجين بالفعل في الخزانات، بينما يتم ضغط مكون الهواء بواسطة الجيل الجديد من Garrett، وهو ضاغط خلايا الوقود المعياري للسيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين.

"على مدى السنوات الأربع الماضية، عملنا بشكل وثيق مع مجموعة BMW لتطوير ضاغط متقدم لخلايا وقود الهيدروجين مصمم خصيصًا لتلبية احتياجاتهم المحددة. وقال كريج باليس، نائب رئيس شركة Garrett والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا: "سوف تتوج هذه الجهود بتجربة متعمقة على الطريق في وقت لاحق من هذا العام".

في السيارة التي تعمل بخلايا الوقود، تعتمد كمية الكهرباء المولدة على الحاجة اللحظية. يمكنك التفكير في الأمر على أنه مشابه للبنزين في هذا الصدد. عندما تضغط على دواسة الوقود، يطلب النظام المزيد من الكهرباء، وتستجيب خلايا الوقود. يوفر ضاغط الهواء الكهربائي عالي الأداء من Garrett تدفق الهواء المتغير اللازم لتحسين كثافة طاقة نظام خلايا الوقود وإخراجها من لحظة إلى أخرى. 

خصيصًا لهذا التطبيق، يتيح موسع التوربين الجديد، المصمم لاستعادة الطاقة المهدورة من منفذ مجموعة خلايا الوقود، تقليل استهلاك الكهرباء لضغط الهواء بنسبة تصل إلى 20%، مقارنةً بضواغط خلايا الوقود التقليدية. تعتمد ضواغط خلايا الوقود الكهربائية عالية الأداء المعيارية من Garrett على خبرة الشركة في مجال الديناميكا الهوائية التوربينية وتعمل بسرعات أعلى من السرعات الصناعية القياسية، بما يتجاوز 150,000 دورة في الدقيقة.

"إن Garrett هي شركة رائدة في مجال تكنولوجيا ضاغط خلايا الوقود الكهربائية الهيدروجينية وتتمتع بسنوات من الخبرة المثبتة في الإنتاج والخبرة على الطريق. ويعتمد الجيل القادم على إرث من التصميم والهندسة المتطورة، بما في ذلك محركنا الكهربائي عالي السرعة وإلكترونيات الطاقة وأجهزة التحكم المتقدمة.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• تمويل EVM. واجهة موحدة للتمويل اللامركزي. الوصول هنا.
• مجموعة كوانتوم ميديا. تضخيم IR / PR. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.thedetroitbureau.com/2023/06/bmw-fields-pilot-fleet-of-hydrogen-fuel-cell-vehicles/