ابتکار جدید تویوتا؛ ترکیب هوشمندانه موتور احتراق هیدروژنی با فناوری هیبریدی

تویوتا در تلاش است تا با ترکیب دو مورد از پیشرفته‌ترین فناوری‌های قوای محرکه خود، خودروهایی تولید کند که ضمن حفظ مزایای موتورهای احتراق داخلی، به طور کامل با محیط زیست سازگار باشند. بر اساس درخواست ثبت اختراعی که اوایل سال جاری توسط این خودروساز ژاپنی در اداره ثبت اختراع و علائم تجاری ایالات متحده به ثبت رسیده است، تویوتا در حال کار بر روی یک طرح احتمالی برای خودرویی هیبریدی است که در آن، موتور بنزینی یا دیزلی با یک موتور احتراق هیدروژنی جایگزین شده است.

چنین خودرویی می‌تواند کارایی بالا و زمان کوتاه سوخت‌گیری که در خودروهای هیبریدی مرسوم است را ارائه دهد، اما با این تفاوت بزرگ که دیگر خبری از انتشار کربنِ ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی نخواهد بود. البته باید در نظر داشت که ثبت اختراع همیشه به معنای تولید قطعی یک محصول نیست و خودروسازان اغلب از این روش برای محافظت از مالکیت معنوی ایده‌های خود استفاده می‌کنند.

موتور هیدروژنی تویوتا، چرخ‌ها را به حرکت در نمی‌آورد

نکته جالب و کلیدی در طرح ثبت اختراع تویوتا، نحوه ادغام موتور هیدروژنی با سیستم هیبریدی است. در این ساختار پیشنهادی، موتور هیدروژنی قرار نیست به طور مستقیم چرخ‌ها را به حرکت درآورد؛ بلکه تنها به عنوان یک ژنراتور عمل می‌کند تا برق مورد نیاز باتری و موتورهای الکتریکی را تامین کند.

طرح هیدروژنی تویوتا

این سیستم شباهت بسیار زیادی به پیشرانه هیبریدی e-Power نیسان دارد که با بنزین کار می‌کند. در این ساختار، شما بازدهی فوق‌العاده و شتاب جذاب یک خودروی برقی را تجربه می‌کنید، بی‌آنکه نیازی به توقف‌های طولانی برای شارژ باتری داشته باشید.

طراحی هوشمندانه و حل مشکل فضای بار

این ثبت اختراع جزئیات دقیقی از نحوه جانمایی قطعات را نیز نشان می‌دهد. تویوتا قصد دارد بخشی از باتری را در تونل مرکزی خودرو قرار دهد. همچنین برخلاف مدل فعلی تویوتا میرای هیدروژنی که مخازن هیدروژن فضای زیادی از صندوق عقب را اشغال کرده‌اند، در این طرح جدید مخازن هیدروژن در زیر کف خودرو تعبیه شده‌اند. این دقیقا همان معماری هوشمندانه‌ای است که بی‌ام‌و در شاسی‌بلند نسل آینده خود یعنی iX5 هیدروژنی به کار برده است؛ خودرویی که اتفاقا از فناوری پیل سوختیِ توسعه‌یافته توسط تویوتا بهره می‌برد.

طرح هیدروژنی تویوتا

برخلاف خودروهای تمام‌الکتریکی (EV)، این هیبریدیِ هیدروژنی نیازی به یک باتری غول‌پیکر و سنگین ندارد؛ چرا که موتور هیدروژنی می‌تواند در حین حرکت، باتری را به صورت پیوسته شارژ کند. برای مقایسه، نیسان ایکس‌تریل هیبریدی ۲۰۲۷ با سیستم مشابه e-Power تنها از یک باتری کوچک ۱.۶۷ کیلووات ساعتی استفاده می‌کند.

چرا این طرح می‌تواند موفق شود؟

ایده استفاده از موتورهای احتراق داخلی که به جای بنزین، هیدروژن می‌سوزانند، دهه‌هاست که وجود دارد. خودروسازان مختلفی از جمله مزدا پیش‌تر به این حوزه ورود کرده بودند؛ مانند مینی‌ون مزدا ۵ هیبریدی-هیدروژنی که در سال ۲۰۰۵ معرفی شد. با این حال، موتورهای هیدروژنی تا به امروز نتوانسته‌اند به تولید انبوه برسند، زیرا چالش‌های اساسی آن‌ها همچنان پابرجا بود. از جمله این چالش‌ها می‌توان به در دسترس نبودن زیرساخت هیدروژن، مشکل حمل مقدار کافی سوخت برای رقابت با برد مسافتیِ خودروهای بنزینی و البته از بین رفتن فضای بار خودرو توسط مخازن بزرگ هیدروژن اشاره کرد.

هیدروژن

طرح جدید تویوتا، چندین مورد از این گره‌های کور را باز می‌کند. چیدمان جدید مخازن هیدروژن در کف خودرو، مشکل اشغال شدن فضای صندوق را حل می‌کند. هیدروژن به تنهایی چگالی انرژی کافی برای رقابت مستقیم با بنزین را ندارد. اما وقتی موتور هیدروژنی تنها در نقش یک ژنراتور ظاهر شود، موتور الکتریکی می‌تواند عملکرد و قدرت واقعی را به چرخ‌ها منتقل کند. در این حالت، موتور احتراقیِ هیدروژنی همواره در بهینه‌ترین و کارآمدترین دور موتور خود کار می‌کند و با کمترین هدررفت، بیشترین انرژی را تولید می‌نماید.

سوزاندن هیدروژن معمولا بخار آب بی‌خطر تولید می‌کند؛ هرچند دماهای بسیار بالا در فرآیند احتراق ممکن است مقداری اکسید نیتروژن (NOx) تولید کند که تویوتا با سیستم‌های تصفیه گازهای خروجی باید آن را مدیریت کند. به نظر می‌رسد این طرح، واقع‌بینانه‌ترین قدم تویوتا برای نجات موتورهای احتراقی در عصر خودروهای پاک باشد.