Горивните клетки в леките автомобили вече са печеливши?

Доскоро технологията за горивни клетки беше достъпна само за некомерсиални приложения. Използван е например при космически полети и огромните разходи за производство на 1 kW енергия на практика изключват използването му в по-голям мащаб. Но изобретението, проектирано от Уилям Гроув, в крайна сметка намери широко приложение. Прочетете за водородните клетки и вижте дали можете да си позволите кола с такъв агрегат!

Какво е горивна клетка?

Това е набор от два електрода (отрицателен анод и положителен катод), разделени от полимерна мембрана. Клетките трябва да генерират електричество от горивото, което им се доставя. Важно е да се отбележи, че за разлика от традиционните батерийни клетки, те не се нуждаят от предварително захранване с електричество, а самата горивна клетка не изисква зареждане. Въпросът е да се захранва с гориво, което в обсъжданите устройства се състои от водород и кислород.

Горивни клетки - проектиране на системата

Превозните средства с горивни клетки изискват резервоари за водород. Именно от тях този елемент влиза в електродите, където се генерира електричество. Системата обикновено е оборудвана и с централно устройство с преобразувател. Той преобразува постоянен ток в променлив ток, който може да се използва за захранване на електрически двигател. Именно той е сърцето на автомобила, черпейки мощността си от сегашните агрегати.

Горивни клетки и принцип на действие

За да генерира електричество една горивна клетка, е необходима химическа реакция. За да направите това, към електродите се подават молекули водород и кислород от атмосферата. Водородът, отделен към анода, е причината за създаването на електрони и протони. Кислородът от атмосферата влиза в катода и реагира с електрони. Полупропускливата полимерна мембрана доставя положителни водородни протони към катода. Там те се свързват с аниони на оксиди, което води до образуването на вода. От друга страна, електроните, присъстващи на анода, преминават през електрическата верига, за да произвеждат електричество.

Горивна клетка - приложение

Извън автомобилната индустрия горивната клетка има много приложения. Може да се използва като източник на електричество на места без свободен достъп до електрическата мрежа. Освен това клетки от този тип работят добре в подводници или космически станции, където няма достъп до атмосферен въздух. Освен това горивните клетки захранват мобилни роботи, домакински уреди и системи за аварийно захранване.

Горивни клетки - предимства и недостатъци на технологията

Какви са предимствата на горивната клетка? Осигурява чиста енергия без отрицателно въздействие върху околната среда. Реакцията произвежда електричество и вода (обикновено под формата на пара). Освен това в извънредни ситуации, например по време на експлозия или отваряне на резервоар, водородът, поради малката си маса, излиза вертикално и изгаря в тесен огнен стълб. Горивната клетка също се откроява по отношение на ефективността, тъй като постига резултати в диапазона 40-60%. Това е ниво, което е недостижимо за горивните камери и нека припомним, че тези параметри все още могат да бъдат подобрени.

Водородният елемент и неговите недостатъци

Сега няколко думи за недостатъците на това решение. Водородът е най-разпространеният елемент на Земята, но той много лесно образува съединения с други елементи. Не е лесно да се получи в чист вид и изисква специален технологичен процес. А този (поне за сега) е много скъп. Когато става въпрос за водородна горивна клетка, цената, за съжаление, не е обнадеждаваща. Можете да изминете 1 километър дори 5-6 пъти повече, отколкото в случая с електрически двигател. Вторият проблем е липсата на инфраструктура за зареждане с водород.

Превозни средства с горивни клетки - примери

Говорейки за автомобили, ето няколко модела, които успешно работят с горивни клетки. Един от най-популярните автомобили с горивни клетки е Toyota Mirai. Това е машина с резервоари с вместимост над 140 литра. Оборудван е с допълнителни батерии за съхранение на енергия при спокойно шофиране. Производителят твърди, че този модел на Toyota може да измине 700 километра на една бензиностанция. Mirai е с мощност 182 к.с.

Други превозни средства с горивни клетки, необходими за генериране на електричество, включват:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX Clarity;
• Nissan X-Trail FCV (автомобил с горивни клетки);
• Toyota FCHV (хибридно превозно средство с горивни клетки);
• горивна клетка Hyundai ix35;
• Електрически автобус с горивни клетки Ursus City Smile.

Има ли шанс водородната клетка да се докаже в автомобилната индустрия? Технологията за производство на електроенергия от горивни клетки не е нова. Въпреки това е трудно да се популяризира сред леките автомобили без евтин технологичен процес за получаване на чист водород. Дори превозните средства с горивни клетки да бъдат пуснати в продажба на широката публика, те все още може да изостават по отношение на ефективността на разходите за средния шофьор. Следователно традиционните електрически превозни средства все още изглеждат най-интересният вариант.