Κυψέλες καυσίμου σε επιβατικά αυτοκίνητα είναι ήδη κερδοφόρα;
περιεχόμενο
Μέχρι πρόσφατα, η τεχνολογία κυψελών καυσίμου ήταν διαθέσιμη μόνο για μη εμπορικές εφαρμογές. Χρησιμοποιήθηκε, για παράδειγμα, σε διαστημικές πτήσεις και το τεράστιο κόστος παραγωγής 1 kW ενέργειας απέκλειε πρακτικά τη χρήση του σε μεγαλύτερη κλίμακα. Ωστόσο, η εφεύρεση, που σχεδιάστηκε από τον William Grove, βρήκε τελικά ευρεία εφαρμογή. Διαβάστε για τις κυψέλες υδρογόνου και δείτε αν μπορείτε να αντέξετε οικονομικά ένα αυτοκίνητο με τέτοιο power pack!
Τι είναι η κυψέλη καυσίμου;
Είναι ένα σύνολο δύο ηλεκτροδίων (αρνητική άνοδος και θετική κάθοδος) που χωρίζονται από μια πολυμερή μεμβράνη. Τα κύτταρα πρέπει να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από το καύσιμο που τους παρέχεται. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές κυψέλες μπαταρίας, δεν χρειάζεται να τροφοδοτούνται εκ των προτέρων με ηλεκτρισμό και η ίδια η κυψέλη καυσίμου δεν απαιτεί φόρτιση. Το θέμα είναι να τροφοδοτηθεί με καύσιμο, το οποίο στις υπό συζήτηση συσκευές αποτελείται από υδρογόνο και οξυγόνο.
Κυψέλες Καυσίμου - Σχεδιασμός Συστήματος
Τα οχήματα κυψελών καυσίμου απαιτούν δεξαμενές υδρογόνου. Είναι από αυτά που αυτό το στοιχείο εισέρχεται στα ηλεκτρόδια, όπου παράγεται ηλεκτρική ενέργεια. Το σύστημα είναι συνήθως εξοπλισμένο και με κεντρική μονάδα με μετατροπέα. Μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός ηλεκτροκινητήρα. Είναι αυτός που είναι η καρδιά του αυτοκινήτου, αντλώντας τη δύναμή του από τις τρέχουσες μονάδες.
Κυψέλες καυσίμου και αρχή λειτουργίας
Για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια μια κυψέλη καυσίμου, είναι απαραίτητη μια χημική αντίδραση. Για να γίνει αυτό, μόρια υδρογόνου και οξυγόνου από την ατμόσφαιρα παρέχονται στα ηλεκτρόδια. Το υδρογόνο που εκπέμπεται στην άνοδο είναι η αιτία της δημιουργίας ηλεκτρονίων και πρωτονίων. Το οξυγόνο από την ατμόσφαιρα εισέρχεται στην κάθοδο και αντιδρά με τα ηλεκτρόνια. Η ημιπερατή μεμβράνη πολυμερούς παρέχει θετικά πρωτόνια υδρογόνου στην κάθοδο. Εκεί ενώνονται με ανιόντα οξειδίων, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται νερό. Από την άλλη πλευρά, τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στην άνοδο περνούν μέσα από το ηλεκτρικό κύκλωμα για να παράγουν ηλεκτρισμό.
Κυψέλη καυσίμου - εφαρμογή
Εκτός της αυτοκινητοβιομηχανίας, η κυψέλη καυσίμου έχει πολλές εφαρμογές. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ηλεκτρισμού σε μέρη χωρίς ελεύθερη πρόσβαση στο δίκτυο. Επιπλέον, οι κυψέλες αυτού του τύπου λειτουργούν καλά σε υποβρύχια ή διαστημικούς σταθμούς όπου δεν υπάρχει πρόσβαση στον ατμοσφαιρικό αέρα. Επιπλέον, οι κυψέλες καυσίμου τροφοδοτούν κινητά ρομπότ, οικιακές συσκευές και συστήματα τροφοδοσίας έκτακτης ανάγκης.
Κυψέλες καυσίμου - πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της τεχνολογίας
Ποια είναι τα πλεονεκτήματα μιας κυψέλης καυσίμου; Παρέχει καθαρή ενέργεια χωρίς αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η αντίδραση παράγει ηλεκτρισμό και νερό (συνήθως σε μορφή ατμού). Επιπλέον, σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια έκρηξης ή ανοίγματος δεξαμενής, το υδρογόνο, λόγω της μικρής του μάζας, διαφεύγει κατακόρυφα και καίγεται σε μια στενή στήλη φωτιάς. Η κυψέλη καυσίμου ξεχωρίζει και ως προς την απόδοση καθώς επιτυγχάνει αποτελέσματα στην περιοχή 40-60%. Αυτό είναι ένα επίπεδο που δεν μπορεί να επιτευχθεί για τους θαλάμους καύσης και ας θυμόμαστε ότι αυτές οι παράμετροι μπορούν ακόμα να βελτιωθούν.
Στοιχείο υδρογόνου και τα μειονεκτήματά του
Τώρα λίγα λόγια για τα μειονεκτήματα αυτής της λύσης. Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στη Γη, αλλά σχηματίζει ενώσεις με άλλα στοιχεία πολύ εύκολα. Δεν είναι εύκολο να το αποκτήσεις στην καθαρή του μορφή και απαιτεί ειδική τεχνολογική διαδικασία. Και αυτό (τουλάχιστον προς το παρόν) είναι πανάκριβο. Όταν πρόκειται για κυψέλη καυσίμου υδρογόνου, η τιμή, δυστυχώς, δεν είναι ενθαρρυντική. Μπορείς να οδηγήσεις 1 χιλιόμετρο ακόμα και 5-6 φορές περισσότερο από ό,τι στην περίπτωση ενός ηλεκτροκινητήρα. Το δεύτερο πρόβλημα είναι η έλλειψη υποδομών για ανεφοδιασμό με υδρογόνο.
Οχήματα κυψελών καυσίμου - παραδείγματα
Μιλώντας για αυτοκίνητα, εδώ είναι μερικά μοντέλα που λειτουργούν με επιτυχία κυψέλες καυσίμου. Ένα από τα πιο δημοφιλή οχήματα κυψελών καυσίμου είναι το Toyota Mirai. Πρόκειται για μια μηχανή με δεξαμενές χωρητικότητας άνω των 140 λίτρων. Είναι εξοπλισμένο με πρόσθετες μπαταρίες για αποθήκευση ενέργειας κατά την άνετη οδήγηση. Ο κατασκευαστής ισχυρίζεται ότι αυτό το μοντέλο της Toyota μπορεί να διανύσει 700 χιλιόμετρα σε ένα βενζινάδικο. Το Mirai έχει ισχύ 182 ίππων.
Άλλα οχήματα κυψελών καυσίμου που απαιτούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνουν:
- Lexus LF-FC;
- Honda FCX Clarity;
- Nissan X-Trail FCV (όχημα κυψελών καυσίμου).
- Toyota FCHV (υβριδικό όχημα κυψελών καυσίμου).
- κυψέλη καυσίμου Hyundai ix35;
- Ηλεκτρικό λεωφορείο κυψελών καυσίμου Ursus City Smile.
Έχει η κυψέλη υδρογόνου την ευκαιρία να αποδειχθεί στην αυτοκινητοβιομηχανία; Η τεχνολογία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από κυψέλες καυσίμου δεν είναι νέα. Ωστόσο, είναι δύσκολο να διαδοθεί στα επιβατικά αυτοκίνητα χωρίς μια φθηνή τεχνολογική διαδικασία για την απόκτηση καθαρού υδρογόνου. Ακόμη και αν τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου διατίθενται προς πώληση στο ευρύ κοινό, ενδέχεται να εξακολουθούν να υστερούν όσον αφορά την αποδοτικότητα κόστους για τον μέσο οδηγό. Επομένως, τα παραδοσιακά ηλεκτρικά οχήματα εξακολουθούν να είναι η πιο ενδιαφέρουσα επιλογή.
