- אולגה קוקורינה
- תרגום פינקלשטיין קובי
- Ru Fr Ar
מימן: יתרונות וחסרונות
רוב היצרנים של מטוסים וכלי רכב, כמו גם כלי שיט, כבר זמן רב עובדים באופן פעיל על השימוש בטכנולוגיות מימן. התנופה לפיתוח שוק המכוניות החשמליות, כמו גם מנועים היברידיים ומימן, היא תוצאה של איסור על מכוניות דיזל שהתקבל בשנת 2018 באיחוד האירופי. כבר כתבנו על העובדה כי בתוך כמה שנים מותגי רכב רבים יפסיקו לייצר מכוניות עם מנועי בעירה פנימית מסורתיים. ומה הלאה? מכוניות חשמליות? סביר להניח, אבל לא רק... טכנולוגיות מימן מבטיחות לא פחות. בסקירה שלנו, נספר לכם על מנועי מימן, מה היתרונות שלהם ומה הם החסרונות. אל תשכחו להגיב בסוף הכתבה.
איך הכל התחיל
מנוע מימן ראשון היה פרי יוזמתו של הממציא הצרפתי פרנסואה אייזק דה ריבאזה (1806). הפטנט הראשון על מנוע מימן הונפק מאוחר יותר, בשנת 1841 באנגליה, ומאוחר יותר בשנת 1852 בגרמניה נבנה מנוע בעירה פנימית שעבד על תערובת מימן אוויר. וב-1933 חברת הנפט והגז הנורבגית נורסק הידרו פאוור ציידה משאית קטנה במנוע מימן. תאי דלק ממימן היו גם בדגם ניסיוני של ג'נרל מוטורס שנקרא אלקטרובן (1966).
משבר הנפט של שנות ה-70 נתנו השראה לב.מ.וו ליצור את המכונית הראשונה הפועלת על מימן (1979). בשנת 2007 ב.מ.וו שחררה מכונית Hydrogen 7 בסדרה מוגבלת שיכולה לפעול הן על בנזין והן על מימן. המכונית היתה מצוידת במנוע כפול V12 6.0 בהספק של 260 כוחות סוס. אבל המכוניות לא היו פופולריות: יקרות מדי, ובלון גז במשקל 8 ק"ג סיפק קילומטראז' של 200-250 ק"מ בלבד.
מכונית סדרתית אמיתית עם מנוע מימן הייתה טויוטה מיראי (2014), היא ידועה גם בעובדה כי בזמן הצגתה מי פליטה שלה טעם אמיץ אחד בין העיתונאים והיה מרוצה (ושום דבר לא קרה לו). באוקטובר 2019 הוצג דור השני של הדגם. המכונית היא סדאן 4 מושבים בסגנון טויוטה, אורך מרכב הוא 4890 מ"מ, כוח המנוע הוא 152 כ"ס. נכון להיום לרוב יצרני רכב גדולים יש דגמי מימן: הונדה, יונדאי, אאודי, ב.מ.וו, פורד ועוד.
איך זה עובד
- אפשרות ראשונה
זוהי מכונית חשמלית שמתודלקת בתחנות דלק מיוחדות במימן דחוס. הגז נכנס לתא דלק, שם יש ממברנה המפרידה בין התאים עם האנודה והקתודה. הראשונה קולטת מימן, השניה - חמצן. האלקטרודות של הממברנה מכוסות בשכבה של זרז (לרוב פלטינה), וכתוצאה מכך מימן מתחיל לאבד אלקטרונים - חלקיקים טעונים שלילית. בשלב זה, פרוטונים עוברים דרך הממברנה לקתודה - חלקיקים טעונים חיובית. הם מתחברים עם אלקטרונים ויוצרים אדי מים וחשמל. על פי עיקרון זה, עובדת מערכת של טויוטה מיראי.
"לא הייתי ממליץ על מיראי לאנשים שאין להם תחנות דלק מימן ליד בתיהם. אבל מספר תחנות תדלוק מימן גדל, והן הופכות ליותר נוחות עם הזמן. תדלוק המכונית עם מימן לוקח שלוש עד חמש דקות, כך שזה לא שונה מאשר למלא בנזין."
- אפשרות שנייה
טויוטה עובדת על זה בכל כוחה, מכינה דגם קורולה ספורט. השליטה על הפרויקט מתבצעת על ידי אקיאו טויודה עצמו, ראש תאגיד טויוטה מוטור, שאינו נרתע מנסיעה במכונית ניסיונית. הוחלט לבחון את הטכנולוגיה החדשה במרוצי סיבולת של סדרת סופר טאיקיו 2021. מכונית המירוץ תהיה מונעת על ידי יחידת כוח 3 צילינדרים טורבו מימן.
מבחינה טכנית, זהו מנוע בוכנה קונבנציונאלי אשר מותאם, כמו גם מערכת ההזרקה, למימן דחוס. עיקרון הפעולה זהה לזה של מנוע בנזין או דיזל קונבנציונאלי. עם זאת, פליטות פחמן דו חמצני הן כמעט אפסיות, ואלה המיוצרות, נובעות רק משריפת כמות קטנה של שמן מנוע. יתרונות אחרים: הצתת מימן הרבה יותר מהירה מאשר של בנזין, ולכן יש תגובת מצערת טובה (תגובה ללחיצה על דוושת גז) ומומנט טוב בסל“ד נמוך. שנית, לדברי היצרן, מנועי מימן שומרים על כל הסימנים של מנועי בעירה פנימית קלאסיים, במיוחד על הצליל ואת התנודות, אשר, על פי Akio Toyoda, הם כל כך יקרים ללבם של "בחורים שאוהבים מכוניות". הבוס של יצרנית הרכב הגדולה ביותר ביפן בטוח שמכוניות עדיין צריכות להיות מהנות.
המכונית תקבל דלק "ירוק" אשר מיוצר במפעל Fukushima Hydrogen Energy Research Field. זהו מפעל גדול הממוקם ליד תחנת הכוח הגרעינית הידועה לשמצה Fukushima-1, באמצעות חשמל מתחנת כוח סולארית בהספק של 20 מגה וואט.
מה מעכב התקדמות
החסרונות של טכנולוגיות מימן הם רציניים. העיקרי בהם הסכנה של פיצוץ, שכן הגז הוא מאוד נדיף ומתפוצץ בניצוץ הראשון. בקיץ 2019, דליפת מימן הובילה לפיצוץ רב עוצמה בתחנת דלק בנורבגיה, שלאחריו נאסרו כל תחנות המימן במדינה. בנוסף, זה לא זול (אכן, בארצות הברית, מימן יקר פי 2.5 יקר בערך מבנזין), ותאי דלק מכילים פלטינה - אחת המתכות היקרות ביותר בעולם. הרבה כסף הולך להבטחת הבטיחות הנדרשת בעבודה עם מימן. בייצור של דלק עדיין יש שימוש בדלק פוסילי.
ובכן, העתיד יראה אם טכנולוגיות מימן יתפתחו או ישקעו. אולי יום אחד נגיע למקור אנרגיה קומפקטי שיכול להיות בגודל כף היד. למשל שימוש בעיקרון ההיתוך התרמו-גרעיני, כמו הסוללה בסרט שליחות קטלנית.
