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Pariser Autosalon 2010: Volvo C30 DRIVe Electric

Verbrennungsmotoren wandeln typischerweise nur ein Drittel der in Benzin oder Diesel gespeicherten Energie in nutzbare Energie um. Der Rest wird als Wärme, Lärm oder sogar unverbrannt verschwendet.

Die Frage für Entwickler von Elektrofahrzeugen mit erweiterter Reichweite lautet daher: Wie kann flüssiger Kraftstoff an Bord am effizientesten genutzt werden, um elektrische Antriebsmotoren mit Strom zu versorgen, sobald der Akku leer ist?

Benzin in Wasserstoff verwandeln

Die Antwort von Volvo ist die Erforschung von Reformern an Bord, die Benzin in Wasserstoff umwandeln, der eine Brennstoffzelle antreiben würde, um diesen Strom mit einem viel höheren Gesamtwirkungsgrad zu erzeugen.

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Zapfsäule

Dies umgeht das, was zum größten Stolperstein für die Produktion von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen geworden ist: Es müsste national oder sogar global eine völlig neue Tankinfrastruktur mit mindestens Zehntausenden neuer Tankstellen gebaut werden Ermöglichen Sie den Fahrern, kontinuierlich durch die USA zu reisen

Stattdessen könnten Fahrer des Volvo-Konzepts den Benzintank wie in einem normalen Auto auffüllen. Es ist nur so, dass die komplexen Kohlenstoffmoleküle des Benzins ganz anders zerlegt werden, als wenn sie mit Luft verdampft und dann explodiert wären. Der Wasserstoff ist ein Zwischenprodukt eines effizienteren Prozesses.

Laut Volvo kann die Ableitung von Wasserstoff aus Benzin bis zu 85 Prozent effizient sein, was ungefähr dreimal so viel ist wie die Verwendung der gleichen Energiemenge in einem Verbrennungsmotor - auch derjenigen, die Generatoren antreiben, wie im 2011er Chevrolet Volt, der verwendet Ein 1, 4-Liter-Motor, der einen 55-Kilowatt-Generator zum Antrieb seines Antriebsmotors antreibt.

Reformer + Brennstoffzelle

Mit Unterstützung der schwedischen Energieagentur und des Unternehmens Powercell Sweden AB entwickelt Volvo eine Brennstoffzelle, mit der die Reichweite eines Elektrofahrzeugs mit erheblich geringeren Kohlendioxidemissionen erweitert werden kann.

Ziel ist es, 2012 zwei funktionierende Prototypen auf Basis des Elektrofahrzeugs Volvo C30 DRIVe für den Test im täglichen Verkehr bereit zu halten. Damit soll der Brennstoffzellen-Range-Extender zu dem noch überwiegend Elektrofahrzeug hinzugefügt werden.

Das Projekt befasst sich zunächst mit der Reformertechnologie und wie sie in einem Elektrofahrzeug mit erweiterter Reichweite effizient arbeiten kann. Die Aufgabe des Reformers besteht darin, einen flüssigen Brennstoff, in diesem Fall Benzin, abzubauen und Wasserstoffgas zu erzeugen.

Von Benzin, Luft und Wasser bis hin zu Wasserstoff und CO2

Im Wesentlichen wird ein Teil der Energie im Benzin verwendet, um den Rest des Benzins durch Zugabe von Luft und Wasser in Komponenten zu zerlegen. Durch eine Reihe chemischer Reaktionen wird der Wasserstoff getrennt und zum Antrieb einer Brennstoffzelle verwendet, die Elektrizität erzeugt, um das Auto anzutreiben.

Es finden drei Prozesse statt, wobei zwei Transformationen gleichzeitig stattfinden. Ein kleiner Teil des Benzins (CxHy) im Reformer wird teilweise mit dem Sauerstoff (O2) aus der Luft oxidiert, der reichlich Wärmeenergie abgibt. Die Ausgänge sind Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO) und der Rest des Kraftstoffs:

C x H y + O 2 -> H 2 + CO + (CO 2 )

Diese Wärme wird wiederum verwendet, um Wasser (H2O) in Dampf umzuwandeln, der mit dem verbleibenden Kraftstoff reagiert und neben etwas Kohlendioxid (CO2) große Mengen Wasserstoff erzeugt. und mehr Kohlenmonoxid:

C x H y + H 2 O -> H 2 + CO + CO 2

Der letzte Schritt besteht darin, dem Kohlenmonoxid mehr Wasser zuzusetzen, wodurch noch mehr Wasserstoff und Kohlendioxid erzeugt werden:

CO + H 2 O -> CO 2 + H 2

Der Wasserstoff treibt dann die Brennstoffzelle an, die aus den abgegebenen Elektronen Strom erzeugt, wenn sich der Wasserstoff mit Sauerstoff verbindet, um Wasserdampf und Energie zu erzeugen. Der Wirkungsgrad der Brennstoffzellen beträgt typischerweise 50 bis 60 Prozent.

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Volvo C30 Batterie Elektrofahrzeug, gezeigt auf der Detroit Auto Show 2010

Das Ziel von Volvo für einen Gesamtwirkungsgrad von "Tank zu Rädern" liegt bei 37, 5 bis 40 Prozent oder mehr als selbst der derzeit effizienteste Dieselmotor.

Keine Kriterien Emissionen

Vom Beginn bis zum Ende des Zyklus wird Strom ohne Emissionen herkömmlicher Schadstoffe von Benzinmotoren erzeugt, die als "Kriterienemissionen" bezeichnet werden: Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx), Schwefeloxide (SOx) in einer Schwefelfalle oder Partikeln eingefangen.

Die Endprodukte sind einfach Strom und eine kleine Menge Kohlendioxid (CO2). Und die CO2-Emissionen werden im Vergleich zur Verwendung der gleichen Menge Benzin zur Erzeugung des Drehmoments für den Antrieb des Autos erheblich reduziert.

Volvo prognostiziert, dass die Reichweite seines Elektroautos C30 mit einer Kombination aus Batterie und Brennstoffzelle auf 155 Meilen steigen könnte. Und es kann angepasst werden, um eine Vielzahl von flüssigen Kraftstoffen zu verwenden, einschließlich Ethanol, Diesel oder sogar synthetischem Diesel.