Methods of effective and safe hydrogen storage as a condition of its widespread use in transportation and energetics

Abstract

W artykule opisano zasadnicze różnice pomiędzy klasycznymi samochodowymi zespołami napędowymi z tłokowymi silnikami spalinowymi a elektrycznymi zespołami napędowymi. Zwrócono uwagę na odmienne warunki pracy skrzyni biegów napędu elektrycznego w porównaniu z tymi, jakie występują w przypadku skrzyni biegów napędu klasycznego. W znacznej mierze jest to spowodowane różnymi charakterystykami pracy silników spalinowych i elektrycznych porównywanych napędów, co opisano i zilustrowano na rysunkach. Wynikiem tych różnic są specyficzne wymagania, jakie stawiane są środkom smarowym do skrzyń biegów napędów elektrycznych. Dodatkowe wymagania wynikają z możliwości jednoczesnego stosowania tego typu środków smarowych jako płynów chłodzących silniki elektryczne oraz falowniki elektrycznych zespołów sterujących. Wyjaśniono, dlaczego konieczne jest opracowanie nowych środków smarowych, przeznaczonych do elektrycznych zespołów napędowych. Zwrócono uwagę, że do tej pory nie ma jasnych wymagań technicznych dla płynów do pojazdów elektrycznych, jako że konstrukcja napędów elektrycznych wciąż się rozwija. Brak jest też wielu znormalizowanych metod badawczych i określenia zakresu niezbędnych badań przedmiotowych płynów. Podkreślono, że przyszłe środki smarowe do pojazdów elektrycznych powinny poprawiać sprawność mechaniczną i ograniczać straty hydrauliczne przekładni w celu zmniejszenia zużycia energii elektrycznej i emisji CO2 pojazdu elektrycznego powstającej podczas produkcji energii elektrycznej. Poprawy sprawności energetycznej silnika elektrycznego można dokonać poprzez optymalizację właściwości cieplnych środka smarowego, tj. przewodności cieplnej, pojemności cieplnej i natężenia przepływu. W dalszej części artykułu przedyskutowano problemy i wyzwania związane ze smarowaniem elektrycznych zespołów napędowych. Mając na uwadze poprawę efektywności chłodzenia elektrycznych zespołów napędowych, wyjaśniono, dlaczego bardzo istotne jest obniżanie lepkości oleju smarowego. Wskazano też na zagrożenia, jakie to powoduje. Opisano duże znaczenie właściwości elektrycznych (dielektrycznych, elektroizolacyjnych, odporności na przebicie) środka smarowego, które mogą zapobiec uszkodzeniom elektroerozyjnym łożysk i zespołów elektrycznych. Poruszono również problem kompatybilności środków smarowych z różnorodnymi materiałami stosowanymi przy budowie elementów zespołów elektrycznych. Szeroko opisano też i zestawiono wymagania dotyczące wybranych właściwości olejów smarowych do spalinowych i elektrycznych zespołów napędowych. Podobnego porównania dokonano w odniesieniu do dodatków uszlachetniających środki smarowe do obu typów zespołów napędowych. Wskazano szczególnie istotne różnice pomiędzy właściwościami środków smarowych stosowanych do przedmiotowych zespołów napędowych. W ostatniej części artykułu skoncentrowano się na składzie olejów smarowych do skrzyń biegów napędów elektrycznych. Opisano, jakie bazy olejowe są najbardziej właściwe do takich olejów smarowych. Scharakteryzowano ich właściwości na podstawie wyników dotychczas przeprowadzonych badań. Podobnie opisano też bazy olejowe stosowane w przypadku smarów plastycznych przeznaczonych do smarowania łożysk elektrycznych zespołów napędowych. Wyjaśniono rolę i znaczenie dodatków uszlachetniających w zakresie możliwości poprawy niektórych właściwości środków smarowych. W podsumowaniu zaznaczono, że wraz z postępem technologii e-mobilności środki smarowe muszą być odpowiednio dostosowywane w zakresie kompatybilności elektrycznej i materiałowej oraz zarządzania termicznego do eksploatacji w elektrycznych zespołach napędowych.