Ogniwa paliwowe i hybrydowe układy napędowe w motoryzacji

Opis

Monografia dotyczy rozwoju wybranych źródeł napędu pojazdów samochodowych, które mogą stanowić alternatywę dla standardowego, tłokowego silnika spalinowego. W pracy przedstawiono genezę powstania i zasadę działania różnego typu hybrydowych systemów napędowych oraz systemów elektrycznego napędu pojazdów wykorzystujących zasilane wodorem ogniwa paliwowe. Podkreślono rolę hybrydowych układów napędowych jako ogniwa pośredniego w rozwoju konstrukcji pojazdu w drodze do pełnej elektryfikacji systemów napędowych. W monografii dokonano wnikliwej analizy tego typu układu napędowego obejmującej zarówno opis rozwoju konstrukcji na przestrzeni ostatnich lat, jak i wyniki badań naukowych przeprowadzonych z udziałem autora opracowania. Ważnym elementem uzupełniającym pracę jest omówienie zagadnień związanych z produkcją wodoru, metodami jego oczyszczania, a także przechowywaniem na pokładzie pojazdu oraz transportem z zakładów produkcji do stacji dystrybucji. Istotną część opracowania stanowi ponadto dyskusja poświęcona bezpieczeństwu eksploatacji pojazdów wyposażonych w układy napędowe zasilane wodorem. Prezentowane w monografii treści w dużej mierze opierają się na doświadczeniu zawodowym autora, a także na wiedzy pozyskanej podczas udziału w badaniach naukowych tego typu pojazdów.

O Autorze

Dr hab. inż. Andrzej Szałek – ukończył Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej, na którym uzyskał tytuł zawodowy magistra, a następnie stopień naukowy doktora nauk technicznych. W roku 2022 w Politechnice Poznańskiej uzyskał stopień naukowy doktora habilitowanego nauk technicznych. W 1999 roku podjął pracę w Toyota Motor Poland, gdzie do dziś realizuje swoje zainteresowania zawodowe związane z motoryzacją. Zajmował się szkoleniem pracowników firmy w zakresie budowy i eksploatacji pojazdów oraz zagadnieniami dotyczącymi ich rozwoju technicznego. Jego zainteresowania naukowe i zawodowe dotyczyły nowych, proekologicznych źródeł napędu pojazdów samochodowych, a szczególnie pojazdów wyposażonych w hybrydowe systemy napędowe oraz systemy elektrycznego napędu korzystające z energii pochodzącej z zespołu wodorowych ogniw paliwowych. W tym obszarze rozwijał swój profil zawodowy i naukowy, uczestnicząc w stażach i szkoleniach w Europie, Japonii oraz w Australii. Obecnie jest jednym z czołowych specjalistów w Polsce zajmujących się wodorem jako nośnikiem energii w transporcie oraz rozwojem ogniw paliwowych w motoryzacji. Na jego dorobek badawczy składa się ponad 30 publikacji naukowych poświęconych głównie niskoemisyjnym i wodorowym układom napędowym pojazdów. W 2022 roku został powołany na stanowisko koordynatora grupy roboczej zajmującej się wykorzystaniem wodoru w ramach Porozumienia sektorowego na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce. Obecnie pełni funkcję regionalnego eksperta firmy Toyota Central Europe, w której jest odpowiedzialny za wprowadzanie nowych technologii w transporcie oraz współpracę naukowo-techniczną z podmiotami zewnętrznymi.

Spis treści

Wykaz skrótów

Wstęp

1. Hybrydowe układy napędowe pojazdów
1.1. Wprowadzenie
1.2. Geneza stosowania napędu hybrydowego
1.3. Rodzaje hybrydowych układów napędowych w pojazdach
1.4. Budowa hybrydowego układu napędowego
1.5. Zasada działania szeregowo-równoległego hybrydowego układu napędowego pojazdu HEV
1.6. Inne hybrydowe układy napędowe pojazdów

2. Budowa elektrycznych układów napędowych z ogniwami paliwowymi
2.1. Wprowadzenie
2.2. Zasada działania systemu napędowego pojazdu zasilanego ogniwami paliwowymi
2.3. Rodzaje ogniw paliwowych
2.4. Budowa ogniwa paliwowego typu PEM
2.5. Eksploatacja samochodu z ogniwami paliwowymi
2.6. Droga do masowego zastosowania wodorowych ogniw paliwowych
2.7. Rozwój pojazdów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi
2.8. Pojazdy z wodorowymi ogniwami paliwowymi firmy Honda Motor Company
2.9. Pojazdy z wodorowymi ogniwami paliwowymi firmy Hyundai Motor Company
2.10. Pojazdy z wodorowymi ogniwami paliwowymi firmy Toyota Motor Corporation
2.11. Oferta rynkowa samochodów FCV
2.12. Pojazdy z napędem wodorowymi ogniwami paliwowymi pozostałych producentów
2.13. Podsumowanie

3. Analiza działania układu napędowego z ogniwami paliwowymi w warunkach eksploatacji
3.1. Wprowadzenie
3.2. Analiza pracy stosu ogniw podczas obciążenia układu
3.3. Analiza pracy układu podczas hamowania pojazdu
3.4. Podsumowanie

4. Eksploatacja pojazdu FCV w obniżonej temperaturze
4.1. Wprowadzenie
4.2. Poruszanie się pojazdu w obniżonej temperaturze otoczenia
4.3. Wyłączenie układu napędowego w obniżonej temperaturze otoczenia
4.4. Uruchamianie układu napędowego w obniżonej temperaturze otoczenia
4.5. Badania układu napędowego z ogniwami paliwowymi w komorze termoklimatycznej
4.6. Ogrzewanie kabiny pasażerskiej

5. Bezpieczeństwo eksploatacji układów napędowych zasilanych wodorem
5.1. Wprowadzenie
5.2. Właściwości fizyczne wodoru w kontekście bezpieczeństwa
5.3. Katastrofa sterowca Hindenburg – analiza przyczyn
5.4. Bezpieczeństwo użytkowania wodoru w transporcie
5.5. Eksperyment zapłonu wodoru w samochodowej instalacji zasilania

6. Produkcja wodoru na potrzeby transportu
6.1. Wprowadzenie
6.2. Magazynowanie wodoru
6.3. Produkcja wodoru
6.4. Produkcja wodoru w procesie elektrolizy
6.5. Produkcja wodoru z biomasy
6.6. Produkcja wodoru z paliw kopalnych
6.7. Produkcja wodoru z gazu ziemnego
6.8. Produkcja wodoru w procesie zgazowania węgla
6.9. Metody oczyszczania wodoru
6.10. Transport wodoru
6.11. Wodór jako paliwo w zastosowaniu w ogniwach paliwowych

Podsumowanie

Bibliografia

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie