รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนอยู่ที่นี่ แต่คุ้มค่ากับปัญหาหรือไม่?

กับการมาล่าสุดของ ฮอนด้า แคลริตี้ขณะนี้มีผู้ผลิตรถยนต์สามรายที่นำเสนอรถยนต์ที่ใช้พลังงานจากเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน อย่างแรกก็คือ ฮุนได ix35 ในต้นปี 2013 และต่อมาคือ Toyota Mirai และผู้ผลิตรถยนต์อีกกว่าสิบรายกำลังพัฒนารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

การขับรถพลังงานไฮโดรเจนมีข้อดีและข้อเสียอยู่บ้าง ในด้านบวก คุณจะได้รับผลประโยชน์สีเขียวจากรถยนต์ไฟฟ้าโดยไม่ต้องกังวลเรื่องระยะทาง เนื่องจากคุณสามารถเติมไฮโดรเจนให้กับรถได้มากขึ้น ในด้านลบ สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้นหาได้ยาก อย่างน้อยก็ในขณะนี้ การได้รับไฮโดรเจนด้วยวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพยังเป็นเรื่องที่ท้าทายอีกด้วย

นอกจากนี้ เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใหม่อื่นๆ มีความลังเลใจที่จะเป็นคนกลุ่มแรกๆ ก้าวกระโดดและทุ่มเทเวลาหลายปี (อย่างน้อย) ด้วยแหล่งพลังงานที่อาจใช้ได้หรือไม่ก็ได้ แต่โปรดอ่านต่อไปแล้วเราจะให้ข้อมูลพื้นฐานที่เพียงพอแก่คุณเพื่อให้คุณตัดสินใจได้เอง

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนทำงานอย่างไร

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นเครื่องจักรที่เรียบง่าย แกนหลักของเทคโนโลยีคือเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน ด้านหนึ่งของเมมเบรนมีไฮโดรเจนบริสุทธิ์ และอีกด้านหนึ่งมีอากาศธรรมดา อากาศธรรมดาประกอบด้วยไนโตรเจนประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ และออกซิเจน 20 เปอร์เซ็นต์ พร้อมด้วยสิ่งอื่นๆ อีกเล็กน้อย เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนมีความสำคัญ เนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนชอบที่จะอยู่รวมกันมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอมมักต้องการรวมตัวกันและสร้างโมเลกุลของน้ำ มันเป็นสิ่งที่สวยงาม อย่าตัดสิน.

เมมเบรนจะทำให้อะตอมของไฮโดรเจนผ่านไปยังออกซิเจนได้ก็ต่อเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนปล่อยอิเล็กตรอนออกไปในระหว่างทางเท่านั้น เราใส่โลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูง เช่น แพลตตินัม ไว้บนผนังเซลล์เชื้อเพลิงอย่างชาญฉลาด เพื่อให้อิเล็กตรอนไปที่นั่นและวิ่งไปรอบๆ เซลล์เชื้อเพลิง เพื่อกลับไปยังอะตอมไฮโดรเจนของพวกมัน การกระทำนั้นทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่เราสามารถใช้ได้ เมื่อออกซิเจนและไฮโดรเจนเชื่อมต่อกันและสมบูรณ์อีกครั้ง เราก็จะมีโมเลกุลของน้ำและไฟฟ้าสำหรับปัญหาของเรา หากพิจารณาเฉพาะเซลล์เชื้อเพลิง คุณก็จะได้รับพลังงานโดยไม่สร้างมลภาวะใดๆ อัจฉริยะ!

ปริศนาเกี่ยวกับไฮโดรเจน

ปัญหาแรกของสถานการณ์ที่เป็นดอกกุหลาบก็คือ ไฮโดรเจนและออกซิเจนรักกันมากจนไฮโดรเจนอิสระไม่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศของเราจริงๆ ทั้งหมดนี้กลายเป็นผืนน้ำที่ครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก ดังนั้นก่อนที่เราจะได้รับพลังงานนั้น เราจะต้องสร้างไฮโดรเจนบางส่วนเพื่อใส่เข้าไปในเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนของเรา

มีหลายวิธีในการรับไฮโดรเจน และบางวิธีก็แปลกประหลาดกว่าวิธีอื่น ในปี 19^ไทย ศตวรรษนี้ ผู้คนเคยหย่อนตะไบเหล็กลงในถังกรดซัลฟิวริก ปฏิกิริยาดังกล่าวทำให้เกิดก๊าซไฮโดรเจนซึ่งพวกมันถูกปล่อยออกเป็นลูกโป่งเพื่อลอยขึ้นไปในอากาศ มันได้ผล แต่จริงๆ แล้วเป็นไปไม่ได้ในวงกว้าง และจริงๆ แล้วมีของเสียพิษจำนวนมากเข้ามาเกี่ยวข้องทุกครั้งที่คุณใช้วิธีนี้ ขอเรียกสิ่งนั้นว่าไม่ใช่ผู้เริ่มต้น

คุณยังสามารถใช้ไฟฟ้าเพื่อแยกโมเลกุลของน้ำโดยใช้อิเล็กโทรไลซิส และคุณจะได้ไฮโดรเจนและออกซิเจนบริสุทธิ์ เยี่ยมมาก แต่กฎของอุณหพลศาสตร์กำหนดว่า คุณจะไม่มีทางได้รับไฟฟ้ากลับจากไฮโดรเจนมากเท่ากับที่คุณใส่เข้าไปในระบบเพื่อสลายโมเลกุลของน้ำ คุณควรใช้ไฟฟ้าเพื่อชาร์จแบตเตอรี่จะดีกว่า นอกจากนี้ ไฟฟ้าในอเมริกาเหนือจำนวนมากของเรายังผลิตจากการเผาถ่านหิน ซึ่งไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแน่นอน

วิธีที่สามในการรับไฮโดรเจนก็มีปัญหาไม่แพ้กัน คุณสามารถปฏิรูปก๊าซธรรมชาติ โดยแตกโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนเพื่อให้ไฮโดรเจนหลุดออกมา แต่นั่นหมายความว่าคุณยังต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล และเมื่อคุณแยกไฮโดรเจนออกมาเป็นพลังงานสีเขียว คุณยังผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกอีกด้วย การประชดนั้นเพียงพอที่จะขับเคลื่อนเมืองฮิปสเตอร์ทั้งเมือง

ก่อนที่เราจะยุติการผลิตไฮโดรเจน เรากำลังวิจัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสงของธาตุโดยใช้สาหร่าย คงต้องรอดูกันว่าจะได้ผลในวงกว้างหรือไม่ แต่ก็ดีกว่าวิธีอื่นๆ บางส่วนที่ได้ลองใช้มา

เชื้อเพลิงค่อนข้างดี

ปัญหาในการสร้างไฮโดรเจนที่หลวมคืออุปสรรคที่ทำให้ไฮโดรเจนกลายเป็นเชื้อเพลิงที่สมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม การปฏิรูปก๊าซธรรมชาติ (หรือเมทานอลซึ่งเราสามารถผลิตได้จากขยะจากพืช) ให้เป็นไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ยังสะอาดกว่าการเผาไหม้ก๊าซในเครื่องยนต์สันดาปภายใน และด้วยความสามารถในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้น เราก็สามารถใช้ไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฮโดรเจนได้เช่นกัน เรายังคงประสบกับการสูญเสียทางอุณหพลศาสตร์โดยรวมในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าเป็นไฮโดรเจน ไฟฟ้า แต่อย่างน้อยเราก็มีแสงแดดเพียงพอและไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกในนั้น กระบวนการ. แน่นอนว่าคุณต้องสร้างแผงโซลาร์เซลล์ และนั่นก็มาพร้อมกับความท้าทายในตัวมันเอง

แม้ว่าจะไม่สมบูรณ์แบบ แต่ไฮโดรเจนยังคงเป็นเชื้อเพลิงที่ดีทีเดียว ย่อมดีกว่าการเผาน้ำมันดิบกลั่นอย่างแน่นอน

มีเพิ่มมากขึ้น

หากคุณอาศัยอยู่ที่ไหนในอเมริกา นอกเหนือจากลอสแอนเจลิสหรือบริเวณอ่าวซานฟรานซิสโก ทั้งหมดนี้ยังคงเป็นวิชาการสำหรับคุณ ขณะนี้โครงสร้างพื้นฐานการเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนส่วนใหญ่ของประเทศอยู่ในแคลิฟอร์เนีย และมีสถานีไม่มากนัก

ในแคลิฟอร์เนียตอนเหนือ คุณสามารถรับไฮโดรเจนได้จากสถานีหกแห่งในบริเวณอ่าว หนึ่งสถานีในแซคราเมนโต และสถานีเดียวในทรักกีระหว่างทางไปรีโน ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ คุณมี 16 สถานีในพื้นที่ลอสแองเจลิส รวมถึงสถานีในเดลมาร์ใกล้กับซานดิเอโกและสถานีเดียวในซานตาบาร์บาร่า

อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่ามีสถานีใหม่อย่างน้อย 20 สถานีที่จะเปิดให้บริการในแคลิฟอร์เนียในปีนี้ สถานีใหม่ทั้งหมดอยู่ในพื้นที่แอลเอและอ่าว ดังนั้นในขณะที่ภูมิภาคใหม่ยังไม่เปิดให้บริการ แต่ไฮโดรเจนก็สะดวกสบายมากขึ้นในพื้นที่ที่มีอยู่แล้ว

ห้างหุ้นส่วนเซลล์เชื้อเพลิงแคลิฟอร์เนียมี แผนที่สถานีไฮโดรเจน. คุณสามารถตรวจสอบและดูว่าคุณอาศัยและทำงานใกล้กับสถานีไฮโดรเจนเพียงพอที่จะใช้งานได้หรือไม่ กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกายังคงรักษา แผนที่ทั่วประเทศ บนเว็บไซต์ศูนย์ข้อมูลเชื้อเพลิงทางเลือก แต่สถานีไฮโดรเจนเพียงแห่งเดียวที่อยู่นอกแคลิฟอร์เนียคือหนึ่งในแมสซาชูเซตส์ หนึ่งแห่งในคอนเนตทิคัต และอีกหนึ่งแห่งในเซาท์แคโรไลนา

ทำไมคุณถึงเห็นรถยนต์ไฮโดรเจนมากขึ้นในอนาคต

หากต้องการทำความเข้าใจรถยนต์ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนอย่างแท้จริง คุณต้องพิจารณารถยนต์ไฟฟ้าในบริบทที่ใหญ่กว่า กฎสำคัญของการใช้เชื้อเพลิงทางเลือกคือ ไม่มีวิธีแก้ปัญหาเดียวที่จะได้ผลในทุกกรณี รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่มีแนวโน้มที่จะใช้เวลานานในการชาร์จใหม่ในอนาคตอันใกล้ และระบบไฟฟ้าราคาไม่แพงจะมีระยะการชาร์จที่จำกัด รถไฮบริดและแม้แต่ปลั๊กอินไฮบริดยังคงใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในระดับหนึ่ง แต่คุณสามารถเข้าไปในเชื้อเพลิงเหล่านั้นและขับในระยะทางไกลด้วยการเติมเชื้อเพลิงได้ง่าย พลังงานไฮโดรเจนเชื่อมช่องว่างดังกล่าว ทำให้คุณมีรถยนต์ที่ปล่อยก๊าซเป็นศูนย์ ซึ่งคุณสามารถเติมเชื้อเพลิงได้เหมือนกับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน โดยมีเงื่อนไขว่าต้องมีสถานีไฮโดรเจนในที่ที่คุณต้องการ ภายในบริบทดังกล่าว มีสถานที่สำหรับรถยนต์ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนในโลกของเรา

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• E-volution ของ Toyota ยังคงดำเนินต่อไปด้วยปลั๊กอิน Mirai ปี 2021 และปลั๊กอิน RAV4 ปี 2021
• โตโยต้าใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพื่อเป็นพลังงานให้กับโรงงานแห่งหนึ่งในญี่ปุ่น
• โตโยต้าขับเคลื่อนด้วยตนเองจะคุ้มกันเปลวไฟโอลิมปิก 2020 ที่โตเกียว
• Skai เป็นรถบินได้อเนกประสงค์ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน
• รถบรรทุกเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนรุ่นที่ 2 ของโตโยต้าในระยะสั้น