Å kjøre en hydrogendrevet bil har noen opp- og nedturer. På plussiden får du de grønne fordelene med en elbil uten rekkeviddeangst, fordi du kan fylle opp bilen med mer hydrogen. På minussiden er hydrogentankstasjoner sjeldne – i hvert fall for øyeblikket. Det er også utfordrende å skaffe hydrogen på en måte som er både grønn og effektiv.
Videre, som med all ny teknologi, er det en forståelig nøling med å være blant de første menneskene å ta spranget og forplikte seg til flere år (minst) med en strømkilde som kanskje fungerer eller ikke. Men fortsett å lese, så gir vi deg nok bakgrunn til at du kan ta din egen avgjørelse.
I slekt
- Neste generasjons Toyota Mirai bekreftet til tross for vedvarende problemer med hydrogenteknologi
- BMW erter hydrogenbiler igjen med brenselcelle X5-konsept
- BMW kan endelig være klar til å selge hydrogenbrenselcellebiler til publikum
Hvordan hydrogen brenselceller fungerer
En hydrogen brenselcelle er en enkel maskin. Kjernen i teknologien er en protonutvekslingsmembran. På den ene siden av membranen har du rent hydrogen, og på den andre siden har du vanlig luft. Vanlig luft er omtrent 80 prosent nitrogen og 20 prosent oksygen, pluss spormengder av andre ting. Protonutvekslingsmembranen er kritisk, fordi hydrogen- og oksygenatomer virkelig liker å være sammen. Nærmere bestemt ønsker to hydrogenatomer og et oksygenatom alltid å komme sammen og lage et vannmolekyl. Det er en vakker ting. ikke døm.
Membranen vil la hydrogenatomer passere gjennom til oksygenet, men bare hvis hydrogenatomet gir fra seg elektronet på veien. Vi legger på en smart måte noe svært ledende metall som platina på veggene til brenselcellen, så elektronene går dit og løper hele veien rundt brenselcellen for å komme tilbake til hydrogenatomene deres; den handlingen skaper elektrisk strøm som vi kan bruke. Når oksygenet og hydrogenet er koblet sammen og komplett igjen, har vi et vannmolekyl og litt elektrisitet for våre problemer. Hvis du kun vurderer brenselcellen, kan du få energi uten å skape noen forurensning. Geni!
Hydrogengåten
Det første problemet med det rosenrøde scenariet er at hydrogen og oksygen elsker hverandre så mye at fritt hydrogen egentlig ikke eksisterer i atmosfæren vår. Det hele er blitt omgjort til vannet som dekker det meste av planeten. Så før vi kan få den energien, må vi lage litt løst hydrogen som kan puttes inn i hydrogenbrenselcellen vår.
Det er mange måter å få hydrogen på, og noen er sprøere enn andre. I det 19th århundre pleide folk å slippe jernspon i tønner med svovelsyre. Reaksjonen ga hydrogengass, som de ledet inn i ballonger for å gå opp i luften. Det fungerer, men det er virkelig ikke gjennomførbart i stor skala, og det er bokstavelig talt fat med giftig avfall involvert hver gang du bruker denne metoden. La oss kalle det en ikke-starter.
Som med all ny teknologi, er det en forståelig nøling med å være blant de første som tar spranget
Du kan også bruke elektrisitet til å bryte fra hverandre vannmolekyler ved hjelp av elektrolyse, og du får rent hydrogen og oksygen. Det er flott, men termodynamikkens lover tilsier at du aldri vil få så mye elektrisitet tilbake fra hydrogenet som du legger inn i systemet for å bryte opp vannmolekylene. Det er bedre å bruke strømmen til å lade et batteri. I tillegg er mye av vår nordamerikanske elektrisitet fortsatt laget ved å brenne kull, som definitivt ikke er grønt.
Den tredje måten å få hydrogen på er like problematisk. Du kan reformere naturgass ved å knekke hydrokarbonmolekylene for å bryte hydrogenet løs. Men det betyr at du fortsatt er avhengig av fossilt brensel, og når du bryter ut hydrogenet for grønn kraft, produserer du også karbondioksid, som er en klimagass. Ironien er nok til å drive en hel by med hipstere.
Før vi avslutter hydrogengenerering, forskes det på fotosyntese av grunnstoffet ved hjelp av alger. Det gjenstår å se om det vil fungere i stor skala, men det er bedre enn noen av de andre metodene som har blitt prøvd.
Et ganske bra drivstoff
Problemet med å lage løst hydrogen er ulempen som hindrer det i å være et perfekt drivstoff. Imidlertid er det fortsatt renere å reformere naturgass (eller metanol, som vi kan lage fra planteavfall) til hydrogen og karbondioksid enn å brenne gassen i en forbrenningsmotor. Og med økende solenergiproduksjonsevne kan vi også bruke sollaget elektrisitet til å lage hydrogen. Vi lider fortsatt av det totale termodynamiske tapet ved å konvertere solskinn til elektrisitet til hydrogen til elektrisitet, men vi har i det minste mye solskinn å bruke, og det skaper ikke en drivhusgass i prosess. Solcellepanelene må du selvfølgelig lage, og det kommer med sine egne utfordringer.
Så selv om det ikke er perfekt, er hydrogen fortsatt et ganske bra drivstoff. Det er absolutt bedre enn å brenne raffinert råolje.
Blir mer tilgjengelig
Hvis du bor hvor som helst i Amerika enn større Los Angeles eller San Francisco Bay Area, er dette fortsatt litt akademisk for deg. Akkurat nå er det store flertallet av nasjonens hydrogendrivende infrastruktur i California, og det er ikke så mange stasjoner.
I Nord-California kan du få hydrogen fra seks stasjoner i Bay Area, en stasjon i Sacramento og en ensom stasjon i Truckee på vei til Reno. I Sør-California har du 16 stasjoner i Los Angeles-området, pluss en stasjon i Del Mar nær San Diego og en enkelt stasjon i Santa Barbara.
Det er mange måter å få hydrogen på, og noen er sprøere enn andre.
Det er imidlertid verdt å merke seg at det er minst 20 nye stasjoner planlagt å åpne i California i år. De nye stasjonene er alle i L.A. og Bay-områdene, så mens nye regioner ennå ikke åpner seg, blir hydrogen mer praktisk der det allerede er plassert.
California Fuel Cell Partnership har en kart over hydrogenstasjoner. Du kan sjekke og se om du bor og jobber nær nok til en hydrogenstasjon til at den fungerer for deg. Det amerikanske energidepartementet opprettholder også et landsomfattende kart på nettstedet til Alternative Fuels Data Center, men de eneste hydrogenstasjonene som er oppført utenfor California er en i Massachusetts, en i Connecticut og en i South Carolina.
Hvorfor du vil se flere hydrogenbiler i fremtiden
For å virkelig forstå den hydrogendrevne bilen, må du se den i den større sammenhengen med elektriske kjøretøy. En hovedregel for alternative drivstoff er at det ikke er én enkelt løsning som vil fungere i alle tilfeller. Batteridrevne elektriske kjøretøyer vil sannsynligvis ta lang tid å lade opp i overskuelig fremtid, og rimelig elektrisk vil ha begrenset rekkevidde. Hybrider og til og med plug-in hybrider bruker fortsatt fossilt brensel på et eller annet nivå, men du kan sette deg inn i dem og kjøre lange avstander med enkel påfylling. Hydrogenkraft bygger bro over dette gapet, og gir deg et nullutslippskjøretøy som du kan fylle på som en bensindrevet bil, forutsatt at det er en hydrogenstasjon der du trenger det. Innenfor den konteksten er det et sted for hydrogendrevne biler i vår verden.
Redaktørenes anbefalinger
- Toyotas E-volusjon fortsetter med 2021 Mirai og 2021 RAV4 Plugin
- Toyota bruker hydrogenbrenselceller til å drive en av sine japanske fabrikker
- En selvkjørende Toyota vil eskortere den olympiske ilden i 2020 i Tokyo
- Skai er en flerbruks flygende bil drevet av hydrogen brenselceller
- Toyotas 2. generasjons hydrogen brenselcelle semi-lastebil i den for kortreist
