BMW Fieldsi vesinikkütuseelemendiga sõidukite katsepark – Detroidi büroo

BMW on iX5 vesiniku välikatsetamine iX maasturi versioon, mille toiteallikaks on prootonvahetusmembraani kütuseelement, mis toidab elektrit otse EV mootoritele. 

BMW Group saab oma individuaalsed kütuseelemendid Toyota Motor Corp.-lt ja õhupumbad Garrett Motionilt osana koostööst kütuseelemendiajamite arendamiseks. Toyota on juba turustanud a tootmise kütuseelemendiga sõiduk Mirai, valitud turgudel alates 2014. aastast. 

BMW Group toodab Toyota elemente kasutades oma Münchenis asuvas vesiniku tippkeskuses ülitõhusaid kütuseelemendisüsteeme. Kütuseelemendisüsteemi tehnoloogia on BMW iX5 vesiniku üks olulisemaid komponente ja BMW usub, et see töö mõjutab kogu liikuvussektori ümberkujundamist. 

„Vesinik on emissioonivaba liikuvuse osas pusle puuduv osa. Ühest tehnoloogiast üksi ei piisa, et võimaldada kliimaneutraalset mobiilsust kogu maailmas,“ ütles BMW AG juhatuse esimees Oliver Zipse. 

Kuidas PEM-kütuseelement töötab

Prootonvahetusmembraani (PEM) kütuseelement on lihtne tahkisgeneraator. Raku sees on kaks plaati, mis on eraldatud läbilaskva membraaniga. Plaadid on gaasivoolu hõlbustamiseks soontega ja kaetud juhtiva metalliga. Süsteem suunab kokkusurutud vesiniku membraani ühele küljele ja suruõhuõhku teisele poole. 

Membraan võimaldab vesinikuaatomitel üle minna, kuid eemaldab elektronid vesinikuaatomitelt, kui need mööduvad. Elektronid liiguvad läbi juhtide raku teisele poole, tekitades elektrivoolu. 

Kui vesinikuaatom on läbinud membraani, seostub see atmosfääriõhus oleva hapnikuga, et luua vett ja aatom saab elektroni tagasi. Seega on kütuseelemendi väljundiks lihtsalt puhas vesi ja elekter. 

Kütuseelementide tootmisel on kaks etappi: esiteks kuhjatakse üksikud kütuseelemendid kokku, et luua kütuseelementide virn. Seejärel paigaldatakse kõik muud komponendid, et moodustada terviklik kütuseelemendisüsteem. BMW Group on uue kütuseelemendisüsteemi jaoks välja töötanud spetsiaalsed vesinikukomponendid. Nende hulka kuulub koostöö Garrettiga, et toota kõrgetel pööretel töötav kompressor, mis surub tavalist atmosfääriõhku läbi kütuseelemendi. 

„Vesinik on mitmekülgne energiaallikas, millel on energia ülemineku protsessis ja seega ka kliimakaitses võtmeroll. Lõppude lõpuks on see üks tõhusamaid viise taastuvenergia salvestamiseks ja transportimiseks. Peaksime seda potentsiaali kasutama, et kiirendada ka liikuvussektori ümberkujundamist, ”ütleb Zipse. 

Kütuseelemendisüsteemi väljakutse seisneb selles, et kuigi see on universumi kõige levinum element, on vabad vesinikuaatomid Maal haruldased, kuna neil on kalduvus hapnikuaatomitega siduda, moodustades vett. Kuigi planeedil on sõna otseses mõttes vesiniku- ja hapnikuookeanid, kulub nende molekulide eraldamiseks rohkem energiat, kui me kütuseelemendiga tagasi saame. 

Ülemaailmsed poliitikamuutused, kütuseelementide tehnoloogia edusammud ja karmimad heitmemäärused on aga kaasa aidanud kiiresti kasvavale huvile vesinikkütusega elektrisõidukite vastu. Vesinikunõukogu andmetel on ainuüksi viimase kahe aasta jooksul rahastatud uusi vesinikuprojekte üle 500 miljardi dollari.

BMW kütuseelemendisüsteem

BMW kütuseelemendi varustamiseks vajalik gaasiline vesinik on salvestatud kahes 700-baarises paagis, mis on valmistatud süsinikkiuga tugevdatud plastist (CFRP). Üheskoos mahutavad need kuus kilogrammi vesinikku, mis annab BMW iX5 Hydrogenile 313 miilise sõiduulatuse. mõõdetuna WLTP tsüklis. Vesinikupaakide tankimine võtab Lõuna-Californias praeguste vesiniku tankimissüsteemide abil aega vaid kolm kuni neli minutit. 

Töötamise ajal surutakse vesinik juba paakides kokku, õhukomponenti aga surub kokku Garretti uue põlvkonna, vesinikkütuseelemendiga elektrisõidukitele mõeldud modulaarne kütuseelemendikompressor.

"Viimased neli aastat oleme teinud tihedat koostööd BMW Groupiga, et arendada välja täiustatud vesinikkütuseelemendi kompressor, mis on kohandatud nende täpsetele vajadustele. See jõupingutus kulmineerub põhjaliku teekatsetusega selle aasta lõpus, ”ütles Garretti asepresident ja tehnoloogiajuht Craig Balis.

Kütuseelemendiga sõidukis põhineb toodetud elektri kogus hetkevajadusel. Selles osas võib seda pidada bensiiniga võrreldavaks. Kui vajutate gaasipedaali, nõuab süsteem rohkem elektrit ja kütuseelemendid reageerivad. Garretti suure jõudlusega elektriline õhukompressor tagab muutuva õhuvoolu, mis on vajalik kütuseelemendisüsteemi võimsustiheduse ja väljundi hetkest hetkeni optimeerimiseks. 

Spetsiaalselt selle rakenduse jaoks võimaldab uus turbiinipaisutaja, mis on loodud kütuseelemendi korstna väljalaskeavast jääkenergia taastamiseks, kuni 20% vähendada elektritarbimist õhu kokkusurumisel võrreldes tavaliste kütuseelemendikompressoritega. Garretti modulaarsed, suure jõudlusega elektrilised kütuseelemendikompressorid toetuvad ettevõtte turboaerodünaamika teadmistele ja töötavad tööstusharu standardsetest kiirustest üle 150,000 XNUMX p/min.

„Garrett on vesinikkütuseelementide kompressorite tehnoloogia teerajaja, kellel on aastatepikkune tõestatud kogemus tootmise ja maanteesõidu alal. Järgmine põlvkond tugineb läbimurdelise disaini ja inseneriteaduse pärandile, sealhulgas meie enda kiirele elektrimootorile, jõuelektroonikale ja täiustatud juhtseadmetele, ”ütles Balis.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• EVM Finance. Detsentraliseeritud rahanduse ühtne liides. Juurdepääs siia.
• Quantum Media Group. IR/PR võimendatud. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.thedetroitbureau.com/2023/06/bmw-fields-pilot-fleet-of-hydrogen-fuel-cell-vehicles/