Honda FCX на топливных элементах

Топливные элементы, вырабатывающие электричество из водорода и кислорода, сами по себе давно не новинка - уже более 30 лет назад они снабжали энергией американскую лунную экспедицию. Да и автомобиль на топливных элементах (ТЭ) тоже не новость. Десятки концептуальных моделей, выполненных с использованием этой технологии, украшают сегодня подиумы международных автосалонов. Не столь презентабельные внешне машины служат "подопытными кроликами" в лабораториях автомобильных концернов. Медленно, но верно определяется путь развития транспортных средств на ТЭ и его основные вехи. Итак, по порядку. Что делать с водородом? Трудно найти более неудобное для хранения топливо. Самый легкий из известных газ сжижается только при -253°С, а в 50-литровом баллоне даже под давлением 25 МПа (250 атм) его поместится лишь чуть больше килограмма - сравните с обычной канистрой бензина. Сейчас его принято сжимать, а такие экзотические методы хранения, как использование металлогидридов или сжижение, похоже, не получат распространения. Как и приготовление водорода "на борту" из метанола или даже бензина. Как преодолеть инертность топливных элементов? Как обеспечить тяжелой машине хорошую динамику разгона? Как бороться за наибольшую эффективность использования энергии? Придется добавить "буферную" батарею, чтобы запасать энергию ТЭ, когда они используются не на полную мощность, или при торможении двигателем. Вот вам и схема большинства современных автомобилей на топливных элементах. Чем отличается "Хонда-FCX"? Вроде бы немногим. Основное - вместо аккумуляторов использован конденсатор. Он легче и проще адаптируется к запросам электросистемы автомобиля, а главное - более надежен, долговечен и не столь щепетилен к процессу зарядки. Созданный в научных лабораториях "Хонды" "ультраконденсатор" емкостью 8 фарад обладает удельной энергией 1,5 кВт.ч/кг. Это почти в три раза больше, чем у никель-гидридных аккумуляторов. В результате КПД силовой установки "Хонды-FCX" достиг 45% - вдвое больше, чем у современных бензиновых автомобилей и в 1,5 раза лучше, чем у гибридных схем. Первая экспериментальная "Хонда-FCX" появилась в 1999 году и внешне отличалась от нынешней только формой бамперов. Однако тот автомобиль вмещал только двоих, а запас водорода хранился в гидридном накопителе. Другой вариант расходовал свой внутренний объем на устройство, преобразующее метанол в водород. О ходовых качествах тех прототипов информации немного - главное, они могли перемещаться самостоятельно. Только третье поколение FCX в 2001 году пришло к современной схеме. Баллоны со сжатым водородом на 100 л под давлением 25 МПа расположились под полом багажника, основной объем которого занял конденсатор, а электродвигатель переменного тока мощностью 60 кВт обеспечивал максимальную скорость до 130 км/ч. На одной заправке машина третьего поколения проходила 180 км. В четвертом поколении появились более прочные баллоны на 35 МПа (их объем возрос до 137 л), новые батареи ТЭ и конденсатор. Результат - скорость выросла до 140 км/ч, пробег на одной заправке достиг 315 км, появился багажник на скромные 98 л. Над пятым поколением компоновщики потрудились особенно тщательно: объем баллонов с водородом достиг 156 л. Модифицированный электродвигатель при тех же 60 кВт обеспечил более высокий крутящий момент, улучшив разгонную динамику "Хонды-FCX". Запас хода вырос до 355 км, а багажник - до 102 л. В шестом поколении, появившемся в октябре 2003-го, дебютировали новые топливные элементы, разработанные "Хондой" самостоятельно. Благодаря более высокой рабочей температуре (95 против 80°С) и новым мембранам они эффективнее прежних на 10% и лучше приспособлены к серийному производству. Кроме того, они мощнее (86 кВт против 78), могут работать даже при температуре на улице до -20°С, а время прогрева сократилось на 20%, это позволило увеличить мощность тягового электродвигателя до 80 кВт. Результат - с тем же количеством водорода "Хонда-FCX" проходит без дозаправки уже 395 км. Прогресс впечатляет, не правда ли?