Toyota prowadzi badania nad wykorzystaniem nadprzewodnictwa w branży motoryzacyjnej. Rozwiązanie to sprawdzono w układzie zasilania ciekłym wodorem w modelu GR Corolla. Inżynierowie dążą do poprawy sprawności jednostek napędowych wykorzystujących ten pierwiastek.
Mobilne laboratorium na torach wyścigowych
Model GR Corolla od 2021 roku służy do testowania technologii wodorowych w trudnych warunkach. Samochód startuje w japońskiej serii Super Taikyu Series. Udział w wyścigach pozwala na weryfikację podzespołów przy dużych obciążeniach i gwałtownych zmianach temperatury. Doświadczenia zebrane na torze przyspieszają prace nad seryjnymi rozwiązaniami.
Technologia kriogeniczna i brak oporu elektrycznego
W 2023 roku w pojeździe zastosowano ciekły wodór jako paliwo. Podczas testów na torze Fuji Speedway badano możliwości nadprzewodnictwa. Zjawisko to polega na całkowitym zaniku oporu elektrycznego w konkretnych materiałach po ich schłodzeniu do temperatury krytycznej. Ciekły wodór osiąga temperaturę około –253 stopnie Celsjusza, co ułatwia pracę materiałów nadprzewodzących.
Inżynierowie zaprojektowali silnik elektryczny pompy paliwa wykorzystujący tę technologię. Jednostka pracuje bezpośrednio wewnątrz zbiornika wodoru. Dzięki pracy w środowisku kriogenicznym układ nie wymaga dodatkowych systemów chłodzenia. W stanie nadprzewodnictwa prąd płynie bez strat energii, co poprawia wydajność i ogranicza wydzielanie ciepła.
Większa pojemność zbiornika i mniejsza masa
Nowy typ silnika pompy pozwolił na redukcję gabarytów i masy całego systemu. Umieszczenie komponentów wewnątrz zbiornika umożliwia lepsze zagospodarowanie miejsca i zmniejsza straty paliwa spowodowane parowaniem. Dzięki tym zmianom pojemność zbiornika wzrosła ze 150 do 300 l. Rozwiązanie to może w przyszłości wydłużyć zasięg aut na ciekły wodór oraz uprościć ich budowę.
Naoaki Ito, Project General Manager w GR Vehicle Development Div., tak opisał cele projektu:
„Pojazdy napędzane ciekłym wodorem są ściśle powiązane z technologią nadprzewodnictwa, która ma najważniejsze znaczenie dla przyszłości. Optymalizacja konstrukcji, w tym m.in. zwiększenie pojemności zbiornika, integracja silnika wewnątrz zbiornika oraz ograniczenie strat wodoru, pozwala na redukcję masy i poprawę efektywności. Celem jest dalszy rozwój technologii w bliskiej współpracy z japońskimi firmami i rozszerzanie sieci partnerów”
Testy wytrzymałościowe i przyszłość napędów
Obecnie projekt znajduje się w fazie badań. Zespół skupia się na zapewnieniu trwałości części w bardzo niskich temperaturach. Ważna jest stabilność pracy układu w zmiennych warunkach drogowych. Działania te stanowią część strategii rozwoju różnych technologii bezemisyjnych, w których wodór zajmuje stałe miejsce.
