Įsivaizduokite automobilį, kuris važiuodamas neišskiria dūmų ar teršiančių dujų ir kuris vietoj benzino ar dyzelino naudoja vandenilį kaip kurą. Ačiū už vandenilio kuro elementai automobiliuose, tai ne futuristinė koncepcija, o prieinama realybė. Vis daugiau žmonių domisi, kaip ši technologija veikia ir kokie jos pranašumai, nes ji yra ekologiška alternatyva iškastiniam kurui.
Šiame straipsnyje mes išsamiai išnagrinėsime, kas yra vandenilio kuro elementas automobiliuose, kaip jis veikia, privalumus, trūkumus ir dar svarbius aspektus, kuriuos turėtumėte žinoti.
Kas yra vandenilio kuro elementas automobiliuose?
Iš esmės a vandenilio elementas Tai prietaisas, kuris cheminę vandenilio energiją paverčia elektros energija. Per elektrocheminį procesą vandenilis sujungiamas su deguonimi iš oro, kad susidarytų elektra, vanduo ir šiluma kaip šalutiniai produktai. Ši elektra naudojama elektros varikliui, kuris varo automobilio ratus, varyti, todėl susidaro nulinės emisijos transporto priemonė, nes ji neišskiria aplinką teršiančių dujų.
Prietaisas sudarytas iš atskiros ląstelės, kiekvienas turi du elektrodus: anodą ir katodą, atskirtus elektrolitine medžiaga. Vandenilis įvedamas į anodą, suyra į protonus ir elektronus, o pastarieji, eidami per išorinę grandinę, generuoja elektrą. Tuo tarpu katode protonai, elektronai ir deguonis susijungia ir sudaro vandenį, todėl vienintelis šalutinis produktas yra vandens garai. Dėl šio proceso vandenilio kuro elementas yra labai patrauklus tvaraus mobilumo pasirinkimas.
Kaip veikia vandenilinis automobilis
Vandenilinis automobilis, nors ir yra elektromobilis, veikia kitaip nei tradiciniai elektromobiliai. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad vandenilio kuro elementų transporto priemonės, elektra generuojama automobilyje, o ne pasikliaujant akumuliatoriais, kurie anksčiau kaupė energiją.
Procesas prasideda nuo aukšto slėgio specializuotose talpyklose laikomo vandenilio, kuris siunčiamas į kuro elementus. Šių ląstelių viduje vandenilis sumaišomas su deguonimi, kad būtų sukurta elektros energija. Šalutinis šios reakcijos produktas yra vanduo, o tai reiškia, kad automobilis turi išmetimo vamzdį, tačiau jis skleidžia tik vandens garus. Pagaminta elektros energija paskirstoma tarp akumuliatoriaus ir automobilio elektros variklio. Kai kuriais atvejais galia taip pat gaunama iš regeneracinio stabdymo, kuris įkrauna akumuliatorių automobiliui važiuojant.
Ši technologija yra labai efektyvi, nes paverčia didesnį energijos kiekį atlieka naudingą darbą, palyginti su vidaus degimo varikliais, todėl vandenilinės transporto priemonės yra ekologiškesnės ir efektyvesnės.
Vandenilinių automobilių privalumai
Los vandeniliniai automobiliai Jie turi daug privalumų, kurie juos laiko perspektyviu ateities mobilumo pasirinkimu:
- Nulinis teršalų išmetimas: Nesant anglies dioksido ar kitų kenksmingų dujų, tai puiki galimybė sumažinti miestų taršą ir prisidėti prie kovos su klimato kaita.
- Didesnė autonomija: Vandeniliniai automobiliai vienu baku gali nuvažiuoti iki 600 kilometrų, daugeliu atvejų pralenkdami tradicines elektrines transporto priemones.
- Greitas įkrovimas: Degalų papildymas vandeniliu užtrunka nuo 3 iki 5 minučių, panašiai kaip ir degimo automobiliuose, o tai sumažina nerimą dėl įkrovimo, palyginti su elektra varomomis transporto priemonėmis.
- Lengva priežiūra: Vandeniliniams automobilių varikliams reikia mažiau priežiūros nei vidaus degimo varikliams, nes mažiau judančių dalių ir nėra iškastinio kuro.
- Geresnis veikimas ekstremaliomis sąlygomis: Skirtingai nuo elektromobilių, kurių veikimas gali sumažėti esant šaltam klimatui, vandeniliniai automobiliai išlaiko stabilesnį veikimą esant ekstremalioms temperatūroms.
Trūkumai ir problemos
Tačiau, nepaisant jos pranašumų, vandenilio kuro elementų technologija susiduria su keliais iššūkiais, kuriuos reikia įveikti, kad ši technologija būtų pritaikyta plačiu mastu:
- Didelė vandenilio kaina: Nors vandenilis yra gausiausias elementas visatoje, jo gryna forma Žemėje nėra. Jo gavimas yra brangus ir daug energijos reikalaujantis procesas. Labiausiai paplitęs būdas yra elektrolizė, kuriai reikia daug energijos, todėl jos gamyba brangsta.
- Ribota infrastruktūra: Daugelyje šalių vandenilio stočių infrastruktūra yra labai ribota. Pavyzdžiui, Ispanijoje yra tik keletas (tokiuose miestuose kaip Huesca, Sevilija, Saragosa ir Madridas), o tai yra pagrindinė masinio įvaikinimo kliūtis.
- Sudėtingas saugojimas: Vandenilis yra ypač lengvos ir lakios dujos, todėl jo saugojimas yra sudėtingas. Reikalingi specialūs bakai, kurie padidina transporto priemonės svorį ir sistemos sudėtingumą.
- Didelė transporto priemonių kaina: Šiuo metu vandeniliniai automobiliai yra brangūs, nors tikimasi, kad tobulėjant technologijoms ir plėtojant masto ekonomiją, išlaidos mažės.
Vandenilinių automobilių ateitis
Nors vandenilinių automobilių technologija vis dar kuriama, tikimasi, kad ji atliks lemiamą vaidmenį tvaraus mobilumo ateityje. Didėjant susirūpinimui dėl CO2 emisijų ir vis griežtėjant reguliavimui, gamintojai vis daugiau investuoja į šią technologiją.
Be to, daroma didelė pažanga gerinant kuro elementų efektyvumą ir mažinant vandenilio gamybos sąnaudas, o tai greičiausiai prisidės prie masinio jo naudojimo ateinantį dešimtmetį. Didėjant degalų papildymo infrastruktūrai ir technologinei pažangai, vandenilis gali būti vienas iš pagrindinių elementų siekiant nulinės emisijos mobilumo visame pasaulyje tikslų.
Yra daug prekių ženklų, kurie lažinasi dėl šios technologijos, pavyzdžiui, Toyota, Hyundai ir Honda, su tokiais modeliais kaip Mirai ir Nexo, taip pat BMW, kuris ir toliau diegia naujoves šioje srityje. Šie prekių ženklai jau diegia savo vandenilio kuro elementų sistemų patobulinimus, pvz., didesnį asortimentą ir mažesnes gamybos sąnaudas, todėl artimiausiu metu šie automobiliai gali tapti labiau prieinami masėms. Nors pasaulinė vandenilio infrastruktūra yra ribota, tikimasi, kad per ateinančius dešimtmečius ji labai išsiplės.
Kita vertus, Europos Sąjunga iškėlė ambicingus tikslus ekologiško vandenilio, gaunamo iš atsinaujinančių energijos šaltinių, gamybai. Tai galėtų padėti sumažinti šių degalų sąnaudas ir palengvinti jų naudojimą vandenilinėse transporto priemonėse, sumažinant išmetamųjų teršalų kiekį ir nepriklausomybę nuo iškastinio kuro. Jei ši technologija ir toliau vystysis, vandeniliniai automobiliai tam tikrais aspektais, pavyzdžiui, autonomiškumu ir degalų papildymo greičiu, galėtų papildyti ir netgi pranokti elektrines transporto priemones.