Flüssiger Wasserstoff

Nov 04, 2023

Toyota wird am 24-Stunden-Rennen der ENEOS Super Taikyu Series 2023, Runde 2 NAPAC Fuji SUPER TEC, das vom 26. bis 28. Mai stattfindet, mit dem #32 ORC ROOKIE GR Corolla H2 Concept (wasserstoffbetriebener Corolla) teilnehmen, der mit flüssigem Wasserstoff betrieben wird. (Früherer Beitrag.) Es ist das erste Mal auf der Welt, dass ein Fahrzeug mit flüssigem Wasserstoff fährt.

Der mit flüssigem Wasserstoff betriebene Corolla sollte zum ersten Mal beim Suzuka Super Taikyu 5-Stunden-Rennen der ersten Runde am 18. und 19. März antreten. Bei einem privaten Testlauf auf dem Fuji International Speedway am 8. März kam es jedoch zu einem Fahrzeugbrand auf ein Wasserstoffleck aus einer Leitung für gasförmigen Wasserstoff im Motorraum zurückzuführen. Da das Fahrzeug nicht rechtzeitig geborgen werden konnte, musste Toyota das Rennen abbrechen. (Früherer Beitrag.)

In den zwei Monaten seit dem Verschwinden von Suzuka wurde das Design der Wasserstoffleitungen, die den Fahrzeugbrand verursachten, geändert, wobei die Sicherheit höchste Priorität hatte. Zu diesen Änderungen gehörten (1) die Verlegung der Wasserstoffleitungen weg von heißen Bereichen und (2) die Installation von Sicherheitsabdeckungen an den Verbindungen der Wasserstoffleitungen, um ein Lösen zu verhindern und im Falle eines Lecks Wasserstoff aufzufangen und zu den Detektoren zu leiten.

Darüber hinaus gelang es Toyota, das Fahrzeuggewicht in den letzten zwei Monaten um mehr als 50 kg zu reduzieren, was dazu führte, dass das Unternehmen die Rundenzeiten des mit Wasserstoffmotor ausgestatteten Corolla übertraf, der im Mai 2021 zum ersten Mal mit gasförmigem Wasserstoff als Kraftstoff an den Start ging.

Ein Teil des flüssigen Wasserstoffs, der in dem mit Wasserstoffmotor ausgestatteten Corolla verwendet wird, ist aus Braunkohle gewonnener Wasserstoff, der im Februar 2022 mit dem von Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) gebauten Flüssigwasserstoffträger Suiso Frontier aus Australien produziert und transportiert wurde HySTRA-Projekt.

Die mobile Flüssigwasserstoffstation, die auf der Rennstrecke zum Einsatz kommen wird, wurde gemeinsam von der Iwatani Corporation und der Toyota Motor Corporation entwickelt. Durch die Verwendung von flüssigem Wasserstoff als Kraftstoff entfallen Anlagen, die bisher zur Herstellung von komprimiertem gasförmigem Wasserstoff erforderlich waren, wie Kompressoren und Vorkühler zur Kühlung des Wasserstoffs. Dadurch kann die benötigte Stationsaufstellfläche im Vergleich zu Tankstellen für gasförmigen Wasserstoff ein Viertel so groß sein und das Nachfüllen von Kraftstoff im Tankstellenbereich erfolgt wie bei benzinbetriebenen Fahrzeugen. Da außerdem beim Befüllen kein Druckaufbau mehr erforderlich ist, können mehrere Fahrzeuge nacheinander befüllt werden.

Im Zusammenhang mit der Umstellung von gasförmigem auf flüssigen Wasserstoff wurde das Kraftstoffversorgungssystem des Fahrzeugs auf ein Flüssigwasserstoffsystem umgestellt. Der Motor selbst ist jedoch derselbe Motor wie damals, als das Fahrzeug mit gasförmigem Wasserstoff betrieben wurde.

Da die Energiedichte pro Volumen durch die Umstellung des Kraftstoffs auf flüssigen Wasserstoff erhöht wird, verdoppelt sich die Reichweite bei gleicher Betankungszeit wie bisher, etwa 1,5 Minuten. Toyota wird das ganze Jahr über bestrebt sein, die Motorleistung, die Reichweite und die Füllzeit weiter zu verbessern.

Allerdings muss flüssiger Wasserstoff beim Abfüllen und Lagern bei Temperaturen unter -253 °C gehalten werden. Dies stellt besondere Herausforderungen in Bereichen wie der Entwicklung einer Kraftstoffpumpentechnologie dar, die in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen funktionieren kann, der Verhinderung der natürlichen Verdunstung von Wasserstoff aus den Tanks und der Festlegung von Vorschriften für in Fahrzeugen montierte Wasserstofftanks. Toyota wird weiterhin daran arbeiten, diese Herausforderungen gemeinsam mit seinen Partnern in den Bereichen Produktion, Transport und Nutzung von Wasserstoff zu meistern.

Sowohl gasförmiger als auch flüssiger Wasserstoff haben einzigartige Vorteile und Herausforderungen, wobei gasförmiger Wasserstoff den Vorteil einer einfacheren Systemkonfiguration hat. Toyota wird sich weiterhin auf die Entwicklung von gasförmigem und flüssigem Wasserstoff konzentrieren, um die Optionen für die Kraftstoffversorgung zu erweitern und deren einzigartige Eigenschaften optimal zu nutzen.

Dank der Zusammenarbeit seiner zahlreichen Partner kann Toyota beim diesjährigen 24-Stunden-Rennen von Fuji mit dem mit Flüssigwasserstoff betriebenen Corolla an den Start gehen. Toyota wird weiterhin gemeinsam mit der Universität Kyoto, der Universität Tokio und der Waseda-Universität an Technologien forschen, um das Gewicht der Motoren und die Größe von Flüssigwasserstoffsystemen zu reduzieren, um in Zukunft immer bessere Autos zu entwickeln.

Gepostet am 28. Mai 2023 in Motoren, Wasserstoff, Wasserstoffspeicherung, Markthintergrund, Motorsport | Permalink | Kommentare (8)