水素エンジンは、近年ますます普及しているタイプのエンジンです。その動作は多くの点でガソリンエンジンと似ています。両方とも、吸入、圧縮、点火、排気の4ストローク設計を使用しています。
水素エンジンと燃料エンジンの動作には大きな違いがあります。オンラインで検索して、あなたの車のエンジンがスムーズに動き続けるための最適なメンテナンスのヒントを見つけることができます。
水素エンジンはどのように機能するのか？
水素エンジンのコンセプトはそれほど新しいものではなく、水素からのエネルギー生成技術は数年前から存在しています。
しかし、水素エンジンが他の自動車エンジンと異なる点は、車がガスではなく蒸気を排出することです。シボレー・エクイノックス、BMW・745h、ホンダ・FCXなど、多くの水素エンジン車が存在します。
1. あなたの車が排出するものの違い
この根本的に異なる車両は、燃焼サイクルの副産物として水を生成します。さらに、発生する熱により、NOx排出量は最小限で、ガソリン車で生成されるものよりも少なくなります。
水素はガスとは異なるため、空燃比、圧縮比、点火タイミングは他の車とは異なります。
より高いオクタン価を持つ水素のように、180:1の空燃比やより高い圧縮比を使用できるかもしれません。
2. 水素エンジンはどのように車に動力を供給するのか？
現代の車を推進させる方法は2つしかありません。現在の車の大半は、石油系燃料を燃焼させ、熱を発生させ、ピストンを押して車両を前進させる内燃機関を使用しています。
しかし、電気自動車は完全にバッテリーで動作し、車両を推進させる電気モーターに電力を供給します。さらに、これらのハイブリッド車は、走行中に切り替えるために内燃機関と電気モーターの両方を備えています。
3. 技術はどのように機能するのか？
燃料電池は、内燃機関とバッテリーの交差点であり、タンクの燃料を使用して電気を生成します。この場合、燃料はガソリンやディーゼルではなく、水素ガスです。
しかし、燃料電池は水素を燃焼させるのではなく、空気中の酸素と化学的に融合して水を生成します。
その後、電気が放出され、車両を前進させる電気モーターに電力を供給します。生成される唯一の廃棄物は水です。
水素エンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン
以下は、参考のためにディーゼルエンジン、天然ガスエンジン、水素エンジンを比較した表です：
| 側面 | ディーゼルエンジン | 天然ガスエンジン | 水素エンジン |
| 燃料の種類 | ディーゼル燃料（通常は軽油） | 圧縮天然ガス（CNG）またはLNG | 水素ガス |
| 燃焼過程 | 圧縮着火 | 火花点火 | 水素と酸素による燃焼 |
| 排出物 | – 窒素酸化物（NOx）と煤煙を排出 – 排ガス後処理が必要な場合あり |
– ディーゼルと比較してNOxと粒子状物質の排出が少ない – 温室効果ガス（CO2）を排出 |
– 排ガスとして水蒸気のみを生成 – ゼロエミッション車と見なされる |
| 燃料消費 | 一般的に効率的 | 高い熱効率 | 高効率、天然ガスエンジンと同様 |
| 燃料の入手可能性 | 世界中で広く利用可能 | 天然ガスインフラへのアクセス | 水素充填インフラは限定的 |
| 燃料コスト | 中程度のコスト | ディーゼルと比較して低コスト | 供給が限られているため高価になる可能性 |
| 充填インフラ | 確立されている | 拡大中だが、ディーゼルほど広範ではない | ほとんどの地域で利用可能なのは限定的 |
| エネルギー密度 | 高いエネルギー密度 | ディーゼルよりもエネルギー密度が低い | 低いエネルギー密度 |
| エンジン騒音 | 一般的に騒音が大きい | ディーゼルエンジンよりも静か | 静粛な運転 |
| 低温始動性能 | 極寒地では問題が生じる可能性 | 寒冷条件下でも良好に作動 | 良好な低温始動性能 |
| メンテナンス | 一般的に頑丈で耐久性がある | エンジン部品の摩耗が少ない | 専門的なメンテナンスが必要な場合あり |
| 環境への影響 | 温室効果ガスの排出量が多い | 温室効果ガスの排出を削減 | 環境への影響は最小限 |
| 用途 | トラックや大型車両で一般的 | バス、フリート車両、一部の産業用途で使用 | ニッチおよび実験的な用途に限定 |
| 将来の傾向 | 排出削減技術との進化 | 低排出のため人気が高まっている | より広範な使用のための研究開発 |
| OEM車両の入手可能性 | 広く利用可能 | 特定の車種モデルで利用可能 | 限定的な入手可能性、主に実験的 |
水素エンジンに関するFAQ
1. 水素エンジンは中型および大型のトラックやバスで作動しますか？
はい、水素エンジンは中型および大型のトラックやバスで作動可能であり、これらの用途における従来のディーゼルエンジンに代わる選択肢として研究されています。
水素燃料電池技術は、その高い効率とバッテリー式電気自動車と比較してより長い航続距離を提供する能力により、より大型の車両にとって特に有望です。
2. 水素で作動するためにエンジンに特別な改造は必要ですか？
はい、エンジンを水素作動に適合させるには、通常、水素の異なる特性と燃焼特性に適応するための改造が必要です。
これらの改造には、空燃比、点火タイミング、燃料供給システムの調整が含まれる場合があります。
3. 水素エンジンには異なる種類がありますか？
はい、水素エンジンには、水素内燃機関（HICE）と水素燃料電池エンジンを含む異なる種類があります。
HICEエンジンは水素を直接燃焼させますが、水素燃料電池エンジンは電気モーターに動力を供給する電気を生成するために水素を使用します。
4. 水素エンジンの課題と制限は何ですか？
課題には、水素充填インフラの限られた利用可能性、水素の製造と貯蔵のコスト、および水素ガスの可燃性による特別な取り扱いと安全対策の必要性が含まれます。
5. 水素は再生可能な燃料源ですか、そしてそれはどのように生産されますか？
水素は、電気分解（電気を使用して水を水素と酸素に分解）、蒸気メタン改質（天然ガスから水素を抽出）、その他の再生可能エネルギー源を含む様々な方法を使用して生産できます。
水素の環境への影響は、使用される生産方法に依存します。
水素自動車の仕組みを見るには、BeyondFuelのこのビデオをご覧ください！
まとめ
このように、水素エンジンは、ドライバーに問題なく車を運転する環境に優しい方法を提供します。