Паливні елементи у легкових автомобілях вже прибуткові?
Зміст
Донедавна технологія паливних елементів була доступна лише для некомерційного застосування. Він використовувався, наприклад, у космічних польотах, а величезна вартість виробництва 1 кВт енергії практично виключала його використання у ширших масштабах. Однак винахід, сконструйований Вільямом Гроувом, згодом знайшов широке застосування. Прочитайте про водневі елементи і подивіться, чи зможете ви дозволити собі автомобіль із таким блоком живлення!
Що таке паливний елемент?
Він являє собою набір двох електродів (негативний анод і позитивний катод), розділених полімерною мембраною. Осередки повинні виробляти електроенергію з палива, що подається до них. Важливо відзначити, що на відміну від традиційних акумуляторних елементів до них не потрібно заздалегідь підводити електрику, а паливний елемент не вимагає зарядки. Суть у тому, щоб забезпечити його паливом, яке в обговорюваних пристроях складається з водню та кисню.
Паливні елементи – конструкція системи
В автомобілі, що використовує паливний елемент, потрібні баки з воднем. Саме від них цей елемент надходить до електродів, де виробляється електрика. Система зазвичай також оснащена центральним блоком із перетворювачем. Він перетворює постійний струм на змінний, який можна використовувати для живлення електродвигуна. Саме він є серцем автомобіля, що черпає свою міць від поточних агрегатів.
Паливні елементи та принцип роботи
Щоб паливний елемент виробляв електрику, потрібна хімічна реакція. Для цього до електродів подаються молекули водню та кисню з атмосфери. Водень, що віддається аноду, є причиною створення електронів та протонів. Кисень з атмосфери надходить до катода і входить у реакцію з електронами. Напівпроникна полімерна мембрана забезпечує доставку позитивних протонів водню до катода. Там вони з'єднуються з аніонами оксидів, у результаті утворюється вода. З іншого боку, електрони, що є присутніми на аноді, проходять через електричний ланцюг для виробництва електрики.
Паливний елемент – застосування
За межами автомобільної промисловості паливний елемент має багато застосувань. Може використовуватись як джерело електроенергії у місцях без вільного доступу до електромережі. Крім того, осередки цього типу добре працюють на підводних човнах чи космічних станціях, де немає доступу до атмосферного повітря. Крім того, на паливних елементах працюють мобільні роботи, побутові пристрої та системи аварійного енергопостачання.
Паливні елементи – переваги та недоліки технології
Які переваги паливного елемента? Він забезпечує чисту енергію, що не надає негативного впливу на навколишнє середовище. В результаті реакції утворюється електрика та вода (зазвичай у вигляді пари). Крім того, в аварійних ситуаціях, наприклад, під час вибуху або розтину резервуара, водень через свою малу масу виривається вертикально і горить вузьким стовпом вогню. Паливний елемент також виділяється з точки зору ефективності, оскільки досягає результатів у діапазоні 40-60%. Це рівень, недосяжний для камер згоряння, і пам'ятаймо, що ці параметри ще можна поліпшити.
Водневий елемент та його недоліки
Тепер кілька слів про недоліки цього рішення. Водень — найпоширеніший елемент Землі, але дуже легко утворює сполуки коїться з іншими елементами. Отримати його у чистому вигляді непросто і потребує особливого технологічного процесу. А цей (принаймні поки що) дуже дорогий. Коли справа доходить до водневого паливного елемента, ціна, на жаль, не вселяє оптимізму. Проїхати 1 кілометр можна навіть у 5-6 разів більше, ніж у випадку із електродвигуном. Друга проблема – відсутність інфраструктури для заправки воднем.
Автомобілі на паливних елементах – приклади
Говорячи про автомобілі, ось кілька моделей, які успішно їздять паливними елементами. Одним із найпопулярніших автомобілів на паливних елементах є Toyota Mirai. Це машина з баками ємністю понад 140 літрів. Він оснащений додатковими батареями для накопичення енергії під час повільної їзди. Виробник заявляє, що ця модель Toyota може проїхати 700 км на одній заправці. Mirai має потужність 182 л.с.
Інші транспортні засоби, що працюють на паливних елементах, необхідних для вироблення електроенергії, включають:
- Lexus LF-FC;
- Хонда FCX Ясність;
- Nissan X-Trail FCV (автомобіль на паливних елементах);
- Toyota FCHV (гібридний автомобіль на паливних елементах);
- паливний елемент Hyundai ix35;
- Електричний автобус на паливних елементах Ursus City Smile.
Чи має водневий елемент шанс зарекомендувати себе в автомобільній промисловості? Технологія отримання електроенергії з паливних елементів не є новою. Однак його важко популяризувати серед легкових автомобілів без дешевого технологічного процесу одержання чистого водню. Навіть якщо автомобілі на паливних елементах надійдуть у продаж для широкого загалу, вони все одно можуть відставати з точки зору економічної ефективності для середнього водія. Тому традиційні електромобілі, як і раніше, здаються найбільш цікавим варіантом.
