Kujutage ette autot, mis ei eralda liikumisel suitsu ega saastavaid gaase ning mis bensiini või diislikütuse asemel kasutab kütusena vesinikku. Tänu sellele, vesinikkütuseelement autodes, see pole futuristlik kontseptsioon, vaid kättesaadav reaalsus. Üha rohkem inimesi huvitab, kuidas see tehnoloogia töötab ja millised on selle eelised, kuna see on fossiilkütuste ökoloogiline alternatiiv.
Selles artiklis uurime põhjalikult, mis on vesinikkütuseelement autodes, kuidas see töötab, eelised, puudused ja olulisemad aspektid, mida peaksite teadma.
Mis on vesiniku kütuseelement autodes?
Sisuliselt a vesinikuelement See on seade, mis muudab vesiniku keemilise energia elektrienergiaks. Elektrokeemilise protsessi kaudu ühendatakse vesinik õhuhapnikuga, et tekitada kõrvalproduktidena elektrit, vett ja soojust. Seda elektrit kasutatakse elektrimootori toiteks, mis käitavad auto rattaid, mille tulemuseks on saastevaba sõiduk, kuna see ei tooda saastavaid gaase.
Seade koosneb üksikud rakud, millest igaühel on kaks elektroodi: anood ja katood, mis on eraldatud elektrolüütilise materjaliga. Anoodile juhitakse vesinik, mis laguneb prootoniteks ja elektronideks ning viimased toodavad elektrit läbides välist vooluringi. Samal ajal moodustavad katoodil prootonid, elektronid ja hapnik vett, tagades, et ainsaks kõrvalsaaduseks on veeaur. See protsess muudab vesinikkütuseelemendi säästva liikuvuse jaoks väga atraktiivseks võimaluseks.
Kuidas vesinikauto töötab
Vesinikauto, kuigi tegemist on elektrisõidukiga, töötab traditsioonilistest elektriautodest erinevalt. Peamine erinevus seisneb selles, et vesinikkütuseelemendiga sõidukid, toodetakse elektrit autos, selle asemel, et tugineda akudele, mis varem energiat salvestavad.
Protsess algab spetsiaalsetes mahutites kõrge rõhu all säilitatava vesinikuga, mis suunatakse kütuseelementidesse. Nendes rakkudes segatakse vesinik elektri tootmiseks hapnikuga. Selle reaktsiooni kõrvalproduktiks on vesi, mis tähendab, et autol on väljalasketoru, kuid see eraldab ainult veeauru. Tekkiv elekter jaotatakse aku ja auto elektrimootori vahel. Mõnel juhul saadakse võimsust ka regeneratiivpidurdamisest, mis laeb akut auto sõidu ajal.
See tehnoloogia on väga tõhus, kuna muundab suurema koguse energiat sisepõlemismootoritega võrreldes kasulikus töös, muutes vesinikkütusega sõidukid rohelisemaks ja tõhusamaks valikuks.
Vesinikautode eelised
osa vesinikautod Need pakuvad mitmeid eeliseid, mis muudavad need liikuvuse tuleviku jaoks paljutõotavaks võimaluseks:
- Null saasteheidet: Süsinikdioksiidi või muud tüüpi kahjulike gaaside mittetootmine on suurepärane võimalus linnade reostuse vähendamiseks ja kliimamuutuste vastu võitlemiseks.
- Suurem autonoomia: Vesinikautod suudavad ühe paagiga läbida kuni 600 kilomeetrit, ületades paljudel juhtudel traditsioonilisi elektrisõidukeid.
- Kiire laadimine: Vesiniku tankimine võtab aega 3 kuni 5 minutit, mis on sarnased põlemismootoriga autode omadega, mis vähendab laadimisärevust võrreldes elektrisõidukitega.
- Lihtne hooldada: Vesinikautode mootorid vajavad vähem hooldust kui sisepõlemismootorid, kuna liikuvad osad on vähem ja fossiilkütused puuduvad.
- Parem jõudlus ekstreemsetes tingimustes: Erinevalt elektriautodest, mille jõudlus võib külmas kliimas väheneda, säilitavad vesinikautod äärmuslikes temperatuurides stabiilsema jõudluse.
Puudused ja probleemid
Vaatamata oma eelistele seisab vesinikkütuseelementide tehnoloogia ees mitmed väljakutsed, mis tuleb selle tehnoloogia laialdaseks kasutuselevõtuks ületada:
- Vesiniku kõrge hind: Kuigi see on universumi kõige levinum element, pole vesinik Maal puhtal kujul saadaval. Selle saamine on kallis ja energiamahukas protsess. Levinuim meetod on elektrolüüs, mis nõuab suurel hulgal energiat, muutes selle tootmise kallimaks.
- Piiratud infrastruktuur: Paljudes riikides on vesinikujaamade infrastruktuur äärmiselt piiratud. Näiteks Hispaanias on neid vähe (nt Huescas, Sevillas, Zaragozas ja Madridis), mis takistab massilist lapsendamist.
- Kompleksne ladustamine: Vesinik on äärmiselt kerge ja lenduv gaas, mis muudab selle ladustamise keeruliseks. Nõuab spetsiaalseid paake, mis suurendavad sõiduki kaalu ja süsteemi keerukust.
- Sõidukite kõrge hind: Vesinikautod on praegu kallid, kuigi kulud peaksid tehnoloogia arenedes ja mastaabisäästu arenedes vähenema.
Vesinikautode tulevik
Kuigi vesinikautotehnoloogia on alles väljatöötamisel, on sellel eeldatavasti oluline roll säästva liikuvuse tulevikus. Seoses kasvava murega CO2 emissiooni ja järjest karmistunud eeskirjadega investeerivad tootjad sellesse tehnoloogiasse üha rohkem.
Lisaks on tehtud olulisi edusamme kütuseelementide tõhususe parandamisel ja vesiniku tootmiskulude vähendamisel, mis tõenäoliselt aitab kaasa selle massilisele kasutuselevõtule järgmisel kümnendil. Suurenenud tankimistaristu ja tehnoloogilise arengu tõttu võib vesinik olla üheks võtmeelemendiks heitmevaba liikuvuse eesmärkide saavutamisel kogu maailmas.
Sellele tehnoloogiale panustavad paljud kaubamärgid, nagu Toyota, Hyundai ja Honda, selliste mudelitega nagu Mirai ja Nexo, samuti BMW, mis jätkab selles valdkonnas uuendusi. Need kaubamärgid on juba rakendamas oma vesinikkütuseelementide süsteemide täiustusi, näiteks suuremat sõiduulatust ja madalamaid tootmiskulusid, mis võivad muuta need autod lähitulevikus massidele kättesaadavamaks. Kuigi ülemaailmne vesiniku infrastruktuur on piiratud, peaks see lähikümnenditel märkimisväärselt laienema.
Teisest küljest on Euroopa Liit seadnud ambitsioonikad eesmärgid taastuvenergiast saadava rohelise vesiniku tootmiseks. See võib aidata vähendada selle kütuse maksumust ja hõlbustada selle kasutamist vesinikkütusega sõidukites, vähendades nii heitkoguseid kui ka sõltumatust fossiilkütustest. Kui see tehnoloogia areneb edasi, võivad vesinikautod täiendada ja isegi ületada elektrisõidukeid teatud aspektides, nagu autonoomia ja tankimiskiirus.