Samochód Hydrogen4 firmy GM kolejnym krokiem w stronę „zerowego poziomu emisji spalin”

Wraz z modelem Hydrogen4 GM przedstawia czwartą generację technologii ogniw paliwowych. - „Ogniwa paliwowe na wodór podkreślają zaangażowanie General Motors w kwestię usunięcia samochodu z debaty środowiskowej i zmniejszenia naszej zależności od ropy naftowej" - mówi Carl-Peter Forster, Prezes GM Europe. -„Hydrogen4 napędzany jest najbardziej zaawansowanym systemem ogniw paliwowych firmy GM i stanowi ważny etap na drodze ku opracowaniu bezemisyjnej, konkurencyjnej technologii samochodowych ogniw paliwowych. Hydrogen4 to duży postęp w dziedzinie codziennej użytkowości, dynamiki i trwałości całego systemu w porównaniu z jego poprzednią wersją".

Rozwój ogniw paliwowych w GM wchodzi również w nową erę organizacyjną. - „Dział Badań nad Ogniwami Paliwowymi (FCA), zatrudniający ponad 600 pracowników, przechodzi obecnie proces integracji w zwykły dział rozwoju seryjnego, co nada mu kluczowe znaczenie w firmie" - dodaje Carl-Peter Forster. - „Przygotowujemy się w ten sposób do seryjnej produkcji ogniw paliwowych". Prace prowadzić będzie obecnie ponad 400 inżynierów w Dziale Jednostek Napędowych, zaś kolejnych 100 przeniesie się do Działu Globalnego Rozwoju Produktów w celu rozpoczęcia integracji ogniwa paliwowego w nowych modelach GM.

Ponad 100 pojazdów czwartej generacji gotowych do globalnej prezentacji.

Pojazd Hydrogen4 firmy GM (długość/szerokość/wysokość: 4796/1814/1760 mm) to europejska wersja Chevroleta Equinox z ogniwem paliwowym. Już jesienią 2007 roku pierwsze prototypy na ogniwo paliwowe - planowana jest flota ponad 100 pojazdów - pojawią się na amerykańskich drogach. Będą uczestniczyć w zakrojonych na szeroką skalę testach i programie demonstracyjnym, zwanych „Projekt Driveway". Pojazdy zostaną przekazane klientom, aby GM mógł poznać każdy aspekt ich eksploatacji i kwestie związane z tankowaniem wodoru. Doświadczenia te zostaną uwzględnione w dalszych pracach rozwojowych. Od połowy 2008 r. dziesięć egzemplarzy modelu Hydrogen4 weźmie udział w testach codziennej eksploatacji w ramach projektu Partnerstwa na rzecz Czystej Energii (CEP) w Berlinie. W drugim etapie CEP samochody napędzane ogniwem paliwowym użytkowane będą przez klientów o różnych profilach prowadzenia, którzy dzień po dniu testować będą ich codzienną użyteczność.

Zestaw ogniw paliwowych modelu Hydrogen4 obejmuje 440 połączonych szeregowo ogniw. Cały system wytwarza moc do 93 kW. Dzięki pomocy synchronicznego silnika elektrycznego o mocy 73 kW/100 KM przyspieszenie od 0 do 100 km/h trwa ok. 12 sekund. Maksymalna prędkość tego napędzanego na przednią oś pojazdu wynosi ok. 160 km/h.

Hydrogen4 obliczany jest na żywotność dwóch lat/80 000 km. Można go uruchamiać i eksploatować również w temperaturze ujemnej, co jest istotnym udoskonaleniem w porównaniu z poprzednikiem, systemem Hydrogen3 i ważną cechą w odniesieniu do codziennej użyteczności samochodów na ogniwo paliwowe. Udoskonalenie to było możliwe dzięki inteligentnemu połączeniu izolacji termicznej, zarządzania wodą i strategii operacyjnej.

Czteromiejscowy pojazd zapewnia komfort, przestronność i wysokie bezpieczeństwo zwykłych samochodów i jest wyposażony w poduszki powietrzne kierowcy i pasażera oraz poduszki boczne. Standardem jest system ABS, kontrola trakcji i system ESP. 4,2 kg sprężonego wodoru zapewnia zasięg do 320 km.

Podczas prac rozwojowych nad modelem Hydrogen4 naukowcy i inżynierowie z ośrodków GM zajmujących się ogniwami paliwowymi w Honeoye Falls (Nowy Jork), Torrance (Kalifornia) i Mainz-Kastel (Niemcy) korzystali z ogromnej wiedzy i doświadczeń zebranych podczas zakrojonych na szeroką skalę, rygorystycznych testów poprzedniego modelu zaprezentowanego w 2002 roku.

Istniały dwie wersje modelu Hydrogen3. Jeden wariant działał na wodór płynny w temperaturze -253°C, a drugi na wodór sprężony. Obecnie podjęto decyzję o stosowaniu wodoru w postaci gazowej. - „Główną przyczyną był nieunikniony efekt «wygotowania», jaki występuje w przypadku wodoru płynnego" - wyjaśnia Dr Udo Winter, Dyrektor GME ds. Ogniw Paliwowych. - „Nawet przy zastosowaniu optymalnej izolacji zawartość zbiornika powoli podgrzewa się, płynny wodór paruje i wzrasta ciśnienie w zbiorniku. Po kilku dniach z samochodu należy wypuścić wodór w postaci gazowej, co prowadzi do straty paliwa. W przypadku postaci gazowej straty takie (poprzez «wygotowanie») nie mają miejsca".

Hydrogen4 wyposażony jest w system zbiorników, obejmujący trzy zbiorniki wytrzymujące ciśnienie do 700 bar, wykonane z kompozytowego materiału z włókna węglowego. Mogą one pomieścić 4,2 kg wodoru. Zapewnia to zasięg do 320 km.

Akumulator buforowy umożliwia stosowanie hamowania regeneracyjnego.

Nowy układ napędowy zasilany ogniwem paliwowym jest ponadto wyposażony w wodorkowo-niklowo-metalowy akumulator buforowy o pojemności 1,8 kWh. Zapewnia on lepszą wydajność i obsługuje szczytowe osiągi systemu. Wydajność całego układu napędowego również wzrosła, ponieważ akumulator buforowy umożliwia stosowanie hamowania regeneracyjnego w modelu Hydrogen4. Podczas hamowania silnik elektryczny zamienia się w prądnicę i wykorzystuje powstałą energię elektryczną do ładowania akumulatora.

Jeżeli kierowca musi ostrzej zahamować, samochód hamuje również hydraulicznie, podobnie jak w przypadku konwencjonalnego pojazdu. Połączenie wydajności hamulców regeneracyjnych i hydraulicznych zwane jest „hamowaniem mieszanym". Jest ono wykorzystywane przez systemy stabilizacji toru jazdy, np. ABS czy ESP, lub gdy niezbędna siła hamowania przekracza maksymalną wydajność hamowania regeneracyjnego. Decyduje o tym wielkość prądnicy i pojemność akumulatora.

Akumulator i technologia hamowania to również istotne elementy architektury innowacyjnego modelu GM E-Flex, nad którym firma również pracuje.

Elektryczna turbosprężarka dostarcza powietrze do ogniw paliwowych.

Sercem modelu Hydrogen4 jest zestaw ogniw paliwowych. Ogniwa paliwowe przetwarzają energię chemiczną w elektryczną, pomijając proces spalania. Dzięki reakcji elektro-chemicznej łączą one wodór i tlen, tworząc wodę i produkując jednocześnie energię elektryczną.

Proces elektryczno-chemiczny, zachodzący w ogniwie paliwowym, wygląda następująco: wodór na katalizatorze anodowym dzieli się na protony i elektrony. Protony o ładunku dodatnim przechodzą przez membranę do katody, zaś ujemnie naładowane elektrony przemieszczają się po okręgu zewnętrznym, tworząc energię elektryczną. Tlen na katalizatorze anodowym reaguje z elektronami i protonami i tworzy wodę. Zestaw obejmujący odpowiednią liczbę ogniw może w ten sposób wytworzyć energię wystarczającą do napędzania silnika elektrycznego.

W przeciwieństwie do poprzednika poszczególne ogniwa nowego zestawu rozmieszczone są poziomo - a nie pionowo - co polepsza upakowanie, tzn. zapewnia optymalne ułożenie poszczególnych komponentów samochodu. Zasilanie zestawu w gaz w modelu Hydrogen4 jest także inne w porównaniu z wersją Hydrogen3: zamiast kompresora śrubowego na katodzie zastosowano elektryczną turbosprężarkę doprowadzającą powietrze do ogniw paliwowych. Powoduje to zwiększenie wydajności i wyciszenia.

Dane techniczne pojazdu GM HydroGen4

Tekst pochodzi z www.gm-press.com