Jazda samochodem napędzanym wodorem wiąże się z pewnymi zaletami i wadami. Zaletą pojazdu elektrycznego jest to, że zyskujesz ekologiczne korzyści bez obaw o zasięg, ponieważ możesz napełnić samochód większą ilością wodoru. Minusem jest to, że stacje tankowania wodoru są rzadkie – przynajmniej na razie. Uzyskiwanie wodoru w sposób zarówno ekologiczny, jak i wydajny jest również wyzwaniem.
Co więcej, jak w przypadku każdej nowej technologii, pojawia się zrozumiałe wahanie, czy być jednym z pierwszych ludzi podjąć ten krok i zobowiązać się do kilku lat (przynajmniej) korzystania ze źródła zasilania, które może się sprawdzić lub nie. Ale czytaj dalej, a my przedstawimy Ci wystarczające tło, abyś mógł podjąć własną decyzję.
Powiązany
- Potwierdzono obecność Toyoty Mirai nowej generacji pomimo ciągłych problemów z technologią wodorową
- BMW ponownie drażni samochody wodorowe, prezentując koncepcję X5 z ogniwami paliwowymi
- BMW może wreszcie być gotowe do sprzedaży klientom samochodów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi
Jak działają wodorowe ogniwa paliwowe
Wodorowe ogniwo paliwowe to prosta maszyna. Podstawą tej technologii jest membrana do wymiany protonów. Po jednej stronie membrany masz czysty wodór, a po drugiej stronie zwykłe powietrze. Zwykłe powietrze składa się z około 80 procent azotu i 20 procent tlenu oraz śladowe ilości innych substancji. Membrana do wymiany protonów ma kluczowe znaczenie, ponieważ atomy wodoru i tlenu naprawdę lubią być razem. W szczególności dwa atomy wodoru i atom tlenu zawsze chcą się połączyć i stworzyć cząsteczkę wody. To piękna rzecz. Nie osądzaj.
Membrana umożliwi atomom wodoru przejście do tlenu, ale tylko wtedy, gdy atom wodoru odda po drodze swój elektron. Sprytnie umieściliśmy na ściankach ogniwa paliwowego metal o wysokiej przewodności, np. platynę, tak aby elektrony trafiały tam i krążyły wokół ogniwa paliwowego, by wrócić do atomów wodoru; działanie to wytwarza prąd elektryczny, którego możemy użyć. Kiedy tlen i wodór zostaną ponownie połączone i gotowe, mamy cząsteczkę wody i trochę energii elektrycznej, która rozwiąże nasze problemy. Jeśli weźmiesz pod uwagę tylko ogniwo paliwowe, możesz uzyskać energię bez powodowania zanieczyszczeń. Geniusz!
Zagadka wodoru
Pierwszym problemem tego różowego scenariusza jest to, że wodór i tlen kochają się tak bardzo, że w naszej atmosferze tak naprawdę nie ma wolnego wodoru. Wszystko zamieniło się w wodę pokrywającą większą część planety. Zanim więc będziemy mogli uzyskać tę energię, musimy wytworzyć trochę luźnego wodoru, który można umieścić w wodorowym ogniwie paliwowym.
Sposobów na uzyskanie wodoru jest wiele, a niektóre są bardziej szalone niż inne. W 19t wieku ludzie zrzucali opiłki żelaza do beczek z kwasem siarkowym. W wyniku reakcji powstał gazowy wodór, który uformowano w balony, które uniosły się w powietrze. To działa, ale naprawdę nie jest możliwe na dużą skalę, a za każdym razem, gdy używasz tej metody, powstają dosłownie beczki toksycznych odpadów. Nazwijmy to niestarterem.
Jak w przypadku każdej nowej technologii, pojawia się zrozumiałe wahanie, czy znaleźć się wśród pierwszych osób, które zdecydują się na ten krok
Możesz także użyć energii elektrycznej do rozbicia cząsteczek wody za pomocą elektrolizy, uzyskując czysty wodór i tlen. To świetnie, ale prawa termodynamiki mówią, że nigdy nie odzyskasz z wodoru takiej ilości energii, jaką włożysz do układu w celu rozbicia cząsteczek wody. Lepiej będzie, jeśli użyjesz prądu do ładowania akumulatora. Co więcej, duża część energii elektrycznej w Ameryce Północnej nadal wytwarzana jest w wyniku spalania węgla, który zdecydowanie nie jest ekologiczny.
Trzeci sposób uzyskania wodoru jest równie problematyczny. Można zreformować gaz ziemny, rozbijając cząsteczki węglowodorów i uwalniając wodór. Oznacza to jednak, że nadal jesteś zależny od paliw kopalnych, a wydobywając wodór do produkcji zielonej energii, produkujesz również dwutlenek węgla, który jest gazem cieplarnianym. Ironia wystarczy, aby zasilić całe miasto hipsterów.
Zanim przejdziemy do wytwarzania wodoru, prowadzone są badania nad fotosyntezą pierwiastka z wykorzystaniem alg. Czas pokaże, czy to zadziała na dużą skalę, ale jest lepsze niż niektóre inne wypróbowane metody.
Całkiem dobre paliwo
Problemem tworzenia się luźnego wodoru jest przeszkoda, która sprawia, że nie jest on paliwem doskonałym. Jednak nadal czystsze jest przekształcanie gazu ziemnego (lub metanolu, który możemy wytworzyć z odpadów roślinnych) w wodór i dwutlenek węgla, niż spalanie gazu w silniku spalinowym. Wraz ze wzrostem możliwości wytwarzania energii słonecznej możemy również wykorzystywać energię słoneczną do produkcji wodoru. Nadal odczuwamy ogólne straty termodynamiczne w przetwarzaniu światła słonecznego na energię elektryczną i wodór elektryczność, ale przynajmniej mamy dużo słońca do wykorzystania i nie powoduje to emisji gazów cieplarnianych proces. Oczywiście trzeba wyprodukować panele słoneczne, a to wiąże się z pewnymi wyzwaniami.
Choć wodór nie jest doskonały, jest nadal całkiem dobrym paliwem. Na pewno jest to lepsze niż spalanie rafinowanej ropy naftowej.
Stać się bardziej dostępnym
Jeśli mieszkasz gdziekolwiek w Ameryce poza większym Los Angeles lub rejonem Zatoki San Francisco, to wszystko jest dla ciebie w pewnym sensie akademickie. Obecnie zdecydowana większość krajowej infrastruktury tankowania wodoru znajduje się w Kalifornii i nie ma tam zbyt wielu stacji.
W Północnej Kalifornii wodór można pozyskać z sześciu stacji w Bay Area, jednej stacji w Sacramento i jednej stacji w Truckee w drodze do Reno. W południowej Kalifornii masz 16 stacji w rejonie Los Angeles, a także stację w Del Mar niedaleko San Diego i jedną stację w Santa Barbara.
Sposobów na uzyskanie wodoru jest wiele, a niektóre są bardziej szalone niż inne.
Warto jednak zaznaczyć, że w tym roku w Kalifornii zaplanowano otwarcie co najmniej 20 nowych stacji. Wszystkie nowe stacje znajdują się w obszarach Los Angeles i Bay, więc chociaż nowe regiony jeszcze się nie otwierają, wodór staje się coraz wygodniejszy tam, gdzie już się znajduje.
Kalifornijskie partnerstwo na rzecz ogniw paliwowych ma mapa stacji wodorowych. Możesz sprawdzić, czy mieszkasz i pracujesz wystarczająco blisko stacji wodorowej, aby to zadziałało. Podtrzymuje to także amerykański Departament Energii mapę ogólnokrajową na stronie internetowej Alternative Fuels Data Center, ale jedyne stacje wodorowe wymienione poza Kalifornią to jedna w Massachusetts, jedna w Connecticut i jedna w Południowej Karolinie.
Dlaczego w przyszłości zobaczysz więcej samochodów na wodór
Aby naprawdę zrozumieć samochód napędzany wodorem, należy spojrzeć na niego w szerszym kontekście pojazdów elektrycznych. Podstawową zasadą paliw alternatywnych jest to, że nie ma jednego rozwiązania, które sprawdzi się w każdym przypadku. Ładowanie pojazdów elektrycznych akumulatorowych będzie prawdopodobnie wymagało dużo czasu w dającej się przewidzieć przyszłości, a niedrogie pojazdy elektryczne będą miały ograniczony zasięg. Hybrydy, a nawet hybrydy typu plug-in, nadal w pewnym stopniu korzystają z paliw kopalnych, ale można do nich dotrzeć i pokonywać duże odległości przy łatwym tankowaniu. Energia wodorowa wypełnia tę lukę, tworząc pojazd o zerowej emisji, który możesz zatankować jak samochód napędzany benzyną, pod warunkiem, że tam, gdzie jest to potrzebne, znajduje się stacja wodorowa. W tym kontekście w naszym świecie jest miejsce dla samochodów napędzanych wodorem.
Zalecenia redaktorów
- E-wolucja Toyoty jest kontynuowana dzięki wtyczce Mirai 2021 i wtyczce RAV4 2021
- Toyota wykorzystuje wodorowe ogniwa paliwowe do zasilania jednej ze swoich japońskich fabryk
- Autonomiczna Toyota będzie eskortować płomień olimpijski 2020 w Tokio
- Skai to wielofunkcyjny latający samochód zasilany wodorowymi ogniwami paliwowymi
- Na krótkich trasach będzie nim naczepa Toyoty napędzana wodorowymi ogniwami paliwowymi drugiej generacji
