Керування автомобілем з водневим двигуном має певні підйоми та падіння. Позитивним є те, що ви отримуєте екологічні переваги електромобіля без хвилювання про запас ходу, оскільки ви можете заправляти автомобіль більшою кількістю водню. З іншого боку, водневі заправні станції зустрічаються рідко – принаймні на даний момент. Також складно отримати водень екологічним і ефективним способом.
Крім того, як і з будь-якою новою технологією, є певні зрозумілі вагання бути серед перших людей зробити стрибок і взяти на себе зобов’язання пропрацювати кілька років (принаймні) з джерелом живлення, яке може спрацювати, а може й не спрацювати. Але продовжуйте читати, і ми дамо вам достатньо інформації, щоб ви могли прийняти власне рішення.
Пов'язані
- Toyota Mirai наступного покоління підтверджено, незважаючи на триваючі проблеми з водневими технологіями
- BMW знову дражнить водневі автомобілі з концепцією X5 на паливних елементах
- BMW нарешті може бути готовий продавати автомобілі на водневих паливних елементах громадськості
Як працюють водневі паливні елементи
Водневий паливний елемент - це проста машина. Основою технології є протонообмінна мембрана. З одного боку мембрани знаходиться чистий водень, а з іншого – звичайне повітря. Звичайне повітря складається приблизно з 80 відсотків азоту та 20 відсотків кисню, а також незначні кількості інших речовин. Протонообмінна мембрана має вирішальне значення, оскільки атоми водню та кисню дуже люблять бути разом. Зокрема, два атоми водню та атом кисню завжди хочуть зібратися разом і створити молекулу води. Це прекрасна річ. Не судіть.
Мембрана дозволить атомам водню пройти до кисню, але тільки якщо атом водню віддасть свій електрон на шляху. Ми вміло помістили на стінки паливної комірки якийсь високопровідний метал, як-от платину, щоб електрони йшли туди й пробігали весь шлях навколо паливної комірки, щоб повернутися до своїх атомів водню; ця дія створює електричний струм, який ми можемо використовувати. Коли кисень і водень з’єднаються і знову завершаться, ми отримаємо молекулу води та трохи електрики для наших проблем. Якщо розглядати лише паливний елемент, ви можете отримувати енергію, не створюючи жодного забруднення. геній!
Воднева головоломка
Перша проблема цього райдужного сценарію полягає в тому, що водень і кисень настільки люблять один одного, що вільного водню насправді не існує в нашій атмосфері. Все це перетворилося на воду, яка покриває більшу частину планети. Тож перш ніж ми зможемо отримати цю енергію, ми маємо виготовити трохи вільного водню, щоб покласти його в наш водневий паливний елемент.
Є багато способів отримати водень, і деякі з них більш дивні, ніж інші. У 19тис століття люди кидали залізні стружки в бочки з сірчаною кислотою. Реакція утворювала водень, який вони направляли в повітряні кулі, щоб піднятися в повітря. Це працює, але це насправді неможливо у великому масштабі, і щоразу, коли ви використовуєте цей метод, виникають буквально бочки токсичних відходів. Назвемо це нестартером.
Як і з будь-якою новою технологією, є деякі зрозумілі вагання бути одними з перших, хто зробить стрибок
Ви також можете використовувати електрику, щоб розщепити молекули води за допомогою електролізу, і ви отримаєте чистий водень і кисень. Це чудово, але закони термодинаміки диктують, що ви ніколи не отримаєте з водню стільки електроенергії, скільки ви вкладаєте в систему для розщеплення молекул води. Вам краще використовувати електрику для зарядки акумулятора. Крім того, значна частина електроенергії в нашій Північній Америці все ще виробляється шляхом спалювання вугілля, яке явно не є екологічним.
Третій спосіб отримання водню не менш проблематичний. Ви можете реформувати природний газ, розбиваючи молекули вуглеводнів, щоб вивільнити водень. Але це означає, що ви все ще залежите від викопного палива, і коли ви виробляєте водень для своєї зеленої енергії, ви також виробляєте вуглекислий газ, який є парниковим газом. Цієї іронії достатньо, щоб охопити ціле місто хіпстерів.
Перш ніж ми закінчимо генерацію водню, досліджуємо фотосинтез цього елемента за допомогою водоростей. Залишається побачити, чи це спрацює у великих масштабах, але це краще, ніж деякі інші випробувані методи.
Досить хороше пальне
Проблема створення вільного водню — це заковика, яка заважає йому бути ідеальним паливом. Проте все ж чистіше перетворити природний газ (або метанол, який ми можемо виробляти з рослинних відходів) на водень і вуглекислий газ, ніж спалювати газ у двигуні внутрішнього згоряння. А зі збільшенням можливостей сонячної генерації ми можемо використовувати сонячну електроенергію також для виробництва водню. Ми все ще зазнаємо загальних термодинамічних втрат під час перетворення сонячного світла на електрику на водень електроенергії, але принаймні у нас є багато сонячного світла, яке не створює парникових газів у процес. Звичайно, ви повинні зробити сонячні батареї, і це пов’язано зі своїми труднощами.
Тож водень, хоча він і не ідеальний, все ще є досить хорошим паливом. Це, звичайно, краще, ніж спалювати очищену сиру нафту.
Стати більш доступним
Якщо ви живете десь в Америці, окрім великого Лос-Анджелеса чи району затоки Сан-Франциско, все це все одно для вас академічне. Наразі переважна більшість національної інфраструктури водневого палива знаходиться в Каліфорнії, і там не так багато станцій.
У Північній Каліфорнії ви можете отримати водень із шести станцій у районі затоки, однієї станції в Сакраменто та єдиної станції в Тракі на шляху до Ріно. У Південній Каліфорнії у вас є 16 станцій в районі Лос-Анджелеса, а також станція в Дель-Мар поблизу Сан-Дієго та одна станція в Санта-Барбарі.
Є багато способів отримати водень, і деякі з них більш дивні, ніж інші.
Однак варто зазначити, що цього року в Каліфорнії заплановано відкрити щонайменше 20 нових станцій. Усі нові станції знаходяться в Лос-Анджелесі та районах затоки, тож хоча нові регіони ще не відкриваються, водень стає зручнішим там, де він уже розташований.
Каліфорнійське партнерство паливних елементів має a карта водневих станцій. Ви можете перевірити чи живете та працюєте досить близько до водневої станції, щоб вона працювала на вас. Міністерство енергетики США також стверджує загальнонаціональна карта на веб-сайті Alternative Fuels Data Center, але єдині водневі станції, перераховані за межами Каліфорнії, знаходяться в Массачусетсі, одна в Коннектикуті та одна в Південній Кароліні.
Чому в майбутньому ви побачите більше водневих автомобілів
Щоб справді зрозуміти водневий автомобіль, потрібно поглянути на нього в більш широкому контексті електромобілів. Основне правило альтернативних видів палива полягає в тому, що не існує єдиного рішення, яке працюватиме в кожному випадку. Ймовірно, заряджання акумуляторних електромобілів у найближчому майбутньому потребуватиме багато часу, а доступна електрика матиме обмежений запас ходу. Гібриди та навіть гібриди, що підключаються до електромережі, до певної міри використовують викопне паливо, але ви можете сісти в них і їздити на великі відстані, легко заправляючись. Воднева енергія заповнює цю прогалину, даючи вам автомобіль з нульовим рівнем викидів, який ви можете заправляти, як бензиновий автомобіль, за умови, що там, де вам це потрібно, є воднева станція. У цьому контексті в нашому світі є місце для автомобілів з водневими двигунами.
Рекомендації редакції
- Електронна революція Toyota продовжується з плагіном Mirai 2021 року та RAV4 2021 року
- Toyota використовує водневі паливні елементи для живлення одного зі своїх японських заводів
- Безпілотна Toyota супроводжуватиме Олімпійський вогонь 2020 року в Токіо
- Skai — це багатоцільовий літаючий автомобіль, що працює на водневих паливних елементах
- Напіввантажівка Toyota 2-го покоління на водневих паливних елементах у ньому на короткі відстані
