Toyota udoskonala swoje prototypowe wodorowe silniki spalinowe

Toyota pracuje nad rozwojem prototypowych wodorowych silników spalinowych, w tym również nad technologiami, które pozwolą na wykorzystanie odparowanego gazu powstającego w trakcie jazdy. Nowe rozwiązania testuje w warunkach wyścigowych w modelu GR Corolla H2 Concept.

Zdaniem Toyoty technologie wodorowe mają odegrać znaczącą rolę w redukcji emisji w transporcie i innych sektorach gospodarki, stąd też japoński koncern od lat inwestuje w ich rozwój. Do szybkiej redukcji emisji CO2 w motoryzacji przy stosunkowo niewielkich modyfikacjach mają doprowadzić m.in. wodorowe silniki spalinowe. Wpisuje się to w wielotorową strategię dekarbonizacji koncernu.

Innowacyjne rozwiązania z zakresu wodorowych silników spalinowych Toyota testuje od 2021 roku. W tym celu w japońskiej serii wyścigów długodystansowych Super Taikyu wystawia specjalnie przygotowaną GR Corollę H2 Concept.

Wyzwania związane z zastosowaniem ciekłego wodoru

Wyścigowa GR Corolla H2 Concept zasilana była początkowo wodorem w stanie gazowym. Od maja 2023 roku paliwem dla tego prototypu jest ciekły wodór, który ma większą gęstość. Dzięki temu tankowanie okazało się szybsze, a zbiorniki mieszczą większą ilość gazu.

Efektem zastosowania ciekłego wodoru było jednak parowanie w wyniku ogrzewania (tzw. boil-off gas, BOG). Odparowany wodór powstający w zbiorniku paliwa podczas jazdy był uwalniany do atmosfery, co zwiększało straty energii. Podczas finałowej rundy cyklu wyścigów Super Taikyu na torze Fuji Toyota zaprezentowała nowy model, który wykorzystuje odparowany wodór.

Nowa technologia jest wciąż we wstępnej fazie rozwojowej. Inżynierowie spodziewają się jednak, że poprawi ona efektywność energetyczną całego układu ciekłego wodoru poprzez odzyskiwanie i wykorzystywanie odparowanego gazu jako energii.

Wieloetapowy proces zwiększa efektywność

Innowacyjna technologia wykorzystania odparowanego wodoru to wieloetapowy proces, który ma zagwarantować jak największą wydajność. W pierwszej fazie BOG trafia do specjalnie w tym celu zaprojektowanej sprężarki, która zwiększa ciśnienie gazu od dwóch do czterech razy. Umożliwia to przekształcenie odparowanego wodoru w paliwo wodorowe, służące do zasilania silnika.

Efektem ubocznym sprężania BOG jest ponowne powstawanie odparowanego wodoru, który tym razem trafia do małego modułu ogniw paliwowych i służy do wytworzenia energii elektrycznej. Powstały w ten sposób prąd może zasilać m.in. silnik pompy ciekłego wodoru. Nadwyżki odparowanego wodoru, które nie zostaną wykorzystane do wytworzenia prądu, trafią do specjalnego katalizatora, gdzie zostaną przekształcone w parę wodną i automatycznie oprowadzone rurą wydechową.

Toyota planuje kontynuować testy innowacyjnych technologii wodorowych, wykorzystując je w motorsporcie. Podczas rywalizacji na torze podzespoły poddawane są ekstremalnym obciążeniom, co pozwala błyskawicznie wykryć niedoskonałości i szybko wprowadzić poprawki. Dzięki temu na rynek trafiają sprawdzone i niezawodne rozwiązania.