Vožnja avtomobila s pogonom na vodik ima nekaj vzponov in padcev. Pozitivna stran je, da dobite zelene prednosti električnega vozila brez skrbi glede dosega, saj lahko avto napolnite z več vodika. Slaba stran pa je, da so črpalke za gorivo z vodikom redke – vsaj trenutno. Prav tako je izziv pridobivanje vodika na način, ki je hkrati zelen in učinkovit.
Poleg tega, kot pri vsaki novi tehnologiji, obstaja nekaj razumljivega oklevanja, da bi bili med prvimi ljudmi da naredite preskok in se zavežete več let (vsaj) z virom energije, ki lahko deluje ali pa ne. Toda nadaljujte z branjem in dali vam bomo dovolj ozadja, da se boste lahko sami odločili.
Povezano
- Toyota Mirai naslednje generacije je potrjena kljub stalnim težavam z vodikovo tehnologijo
- BMW znova draži avtomobile na vodik s konceptom X5 na gorivne celice
- BMW bo morda končno pripravljen na prodajo avtomobilov na vodikove gorivne celice javnosti
Kako delujejo vodikove gorivne celice
Vodikova gorivna celica je preprost stroj. Jedro tehnologije je membrana za izmenjavo protonov. Na eni strani membrane imate čisti vodik, na drugi strani pa navaden zrak. Navaden zrak je sestavljen iz približno 80 odstotkov dušika in 20 odstotkov kisika, poleg tega pa še nekaj drugih snovi v sledovih. Membrana za izmenjavo protonov je ključnega pomena, saj so atomi vodika in kisika zelo radi skupaj. Natančneje, dva atoma vodika in atom kisika se vedno želita združiti in ustvariti molekulo vode. To je čudovita stvar. Ne obsojajte.
Membrana bo dovolila atomom vodika, da preidejo do kisika, vendar le, če atom vodika na poti odda svoj elektron. Nekaj zelo prevodne kovine, kot je platina, smo premeteno namestili na stene gorivne celice, tako da gredo elektroni tja in tečejo po vsej gorivni celici, da se vrnejo k svojim atomom vodika; to dejanje ustvari električni tok, ki ga lahko uporabimo. Ko se kisik in vodik povežeta in spet sestavita, imamo za naše težave molekulo vode in nekaj elektrike. Če upoštevate samo gorivne celice, lahko dobite energijo, ne da bi pri tem povzročili onesnaževanje. genij!
Vodikova uganka
Prva težava pri tem rožnatem scenariju je, da se vodik in kisik tako ljubita, da prosti vodik v našem ozračju v resnici ne obstaja. Vse se je spremenilo v vodo, ki pokriva večino planeta. Torej, preden lahko pridobimo to energijo, moramo proizvesti nekaj razsutega vodika, ki ga bomo dali v našo vodikovo gorivno celico.
Obstaja veliko načinov za pridobivanje vodika in nekateri so bolj čudaški od drugih. V 19th stoletju so ljudje metali železne opilke v sode z žveplovo kislino. Pri reakciji je nastal plin vodik, ki so ga napeljali v balone, da bi se dvignili v zrak. Deluje, vendar v resnici ni izvedljivo v velikem obsegu in vsakič, ko uporabite to metodo, so vključeni dobesedno sodi strupenih odpadkov. Recimo temu, da ni začetnik.
Kot pri vsaki novi tehnologiji obstaja nekaj razumljivega obotavljanja, da bi bili med prvimi, ki bi naredili preskok
Lahko uporabite tudi elektriko, da z elektrolizo razbijete molekule vode in dobite čisti vodik in kisik. To je super, vendar zakoni termodinamike narekujejo, da iz vodika ne boste nikoli dobili nazaj toliko elektrike, kot jo vnesete v sistem za razgradnjo molekul vode. Bolje bi bilo, če bi za polnjenje baterije uporabili elektriko. Poleg tega veliko naše severnoameriške elektrike še vedno proizvedemo s kurjenjem premoga, ki vsekakor ni zelen.
Enako problematičen je tudi tretji način pridobivanja vodika. Zemeljski plin lahko preoblikujete tako, da razbijete molekule ogljikovodikov, da sprostite vodik. Toda to pomeni, da ste še vedno odvisni od fosilnih goriv in ko izločite vodik za svojo zeleno energijo, proizvedete tudi ogljikov dioksid, ki je toplogredni plin. Ironije je dovolj, da napaja celo mesto hipsterjev.
Preden zaključimo s proizvodnjo vodika, potekajo raziskave o fotosintezi elementa z uporabo alg. Treba je še videti, ali bo to delovalo v velikem obsegu, vendar je boljše od nekaterih drugih metod, ki so bile preizkušene.
Precej dobro gorivo
Problem ustvarjanja ohlapnega vodika je zanka, ki mu preprečuje, da bi bil popolno gorivo. Vendar pa je še vedno čistejše preoblikovati zemeljski plin (ali metanol, ki ga lahko proizvedemo iz rastlinskih odpadkov) v vodik in ogljikov dioksid, kot pa sežgati plin v motorju z notranjim zgorevanjem. In z večjo zmogljivostjo sončne proizvodnje lahko uporabimo električno energijo, pridobljeno s soncem, tudi za proizvodnjo vodika. Še vedno trpimo celotno termodinamično izgubo pri pretvarjanju sončne svetlobe v elektriko v vodik elektrike, vendar imamo vsaj veliko sonca za uporabo in ne ustvarja toplogrednih plinov v postopek. Seveda morate izdelati sončne celice in to prinaša svoje izzive.
Čeprav vodik ni popoln, je še vedno precej dobro gorivo. Zagotovo je bolje kot kurjenje rafinirane surove nafte.
Postaja bolj dostopna
Če živite kjer koli v Ameriki, razen širšega Los Angelesa ali območja zaliva San Francisco, je to za vas še vedno nekako akademsko. Trenutno je velika večina nacionalne infrastrukture za oskrbo z vodikom v Kaliforniji in tam ni toliko postaj.
V severni Kaliforniji lahko dobite vodik na šestih postajah v Bay Area, eni postaji v Sacramentu in edini postaji v Truckeeju na poti v Reno. V južni Kaliforniji imate 16 postaj na območju Los Angelesa ter postajo v Del Maru blizu San Diega in eno samo postajo v Santa Barbari.
Obstaja veliko načinov za pridobivanje vodika in nekateri so bolj čudaški od drugih.
Vendar pa je treba omeniti, da je v Kaliforniji letos predvidenih vsaj 20 novih postaj. Vse nove postaje so na območjih L.A. in Bay, tako da medtem ko se nove regije še ne odpirajo, postaja vodik vse bolj primeren tam, kjer se že nahaja.
California Fuel Cell Partnership ima zemljevid vodikovih postaj. Lahko preverite in preverite, ali živite in delate dovolj blizu vodikove postaje, da bo delovala za vas. Ameriško ministrstvo za energijo tudi trdi zemljevid za celotno državo na svojem spletnem mestu Alternative Fuels Data Center, vendar so edine vodikove postaje, navedene zunaj Kalifornije, ena v Massachusettsu, ena v Connecticutu in ena v Južni Karolini.
Zakaj boste v prihodnosti videli več avtomobilov na vodik
Da bi resnično razumeli avtomobil na vodikov pogon, ga morate pogledati v širšem kontekstu električnih vozil. Glavno pravilo alternativnih goriv je, da ni ene same rešitve, ki bi delovala v vsakem primeru. Baterijska električna vozila se bodo v bližnji prihodnosti verjetno dolgo polnila, cenovno dostopna elektrika pa bo imela omejen doseg. Hibridi in celo priključni hibridi do neke mere še vedno uporabljajo fosilna goriva, vendar se lahko usedete vanje in vozite na dolge razdalje z enostavnim dolivanjem goriva. Vodikova energija premošča to vrzel in vam daje vozilo brez emisij, ki ga lahko napolnite kot avtomobil na bencin, pod pogojem, da je tam, kjer ga potrebujete, postaja za vodik. V tem kontekstu je v našem svetu prostor za avtomobile s pogonom na vodik.
Priporočila urednikov
- Toyotina E-volution se nadaljuje z 2021 Mirai in 2021 RAV4 Plugin
- Toyota uporablja vodikove gorivne celice za napajanje ene od svojih japonskih tovarn
- Samovozeča Toyota bo spremljala olimpijski ogenj leta 2020 v Tokiu
- Skai je večnamenski leteči avtomobil, ki ga poganjajo vodikove gorivne celice
- Toyotin poltovornjak 2. generacije na vodikove gorivne celice je v njem za kratke razdalje
