سلول های سوختی در خودروهای سواری در حال حاضر سودآور است؟
مقدار
تا همین اواخر، فناوری پیل سوختی فقط برای کاربردهای غیرتجاری در دسترس بود. به عنوان مثال، در پروازهای فضایی مورد استفاده قرار گرفت و هزینه هنگفت تولید 1 کیلووات انرژی عملاً استفاده از آن در مقیاس بزرگتر را حذف کرد. با این حال، اختراع، طراحی شده توسط ویلیام گرو، در نهایت کاربرد گسترده ای پیدا کرد. در مورد سلول های هیدروژنی بخوانید و ببینید آیا می توانید خودرویی با چنین پک قدرتی را بخرید یا خیر!
پیل سوختی چیست؟
مجموعه ای از دو الکترود (آند منفی و کاتد مثبت) است که توسط یک غشای پلیمری از هم جدا شده اند. سلول ها باید از سوختی که به آنها عرضه می شود برق تولید کنند. توجه به این نکته ضروری است که برخلاف سلول های باتری سنتی، نیازی به تامین برق از قبل ندارند و خود پیل سوختی نیز نیازی به شارژ ندارد. نکته تامین سوخت آن است که در دستگاه های مورد بحث از هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است.
پیل های سوختی - طراحی سیستم
خودروهای پیل سوختی به مخازن هیدروژن نیاز دارند. از آنهاست که این عنصر وارد الکترودها می شود، جایی که برق تولید می شود. این سیستم معمولاً به یک واحد مرکزی با مبدل نیز مجهز است. این جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کند که می تواند برای تامین انرژی موتور الکتریکی استفاده شود. این اوست که قلب ماشین است و قدرت خود را از واحدهای فعلی می گیرد.
پیل های سوختی و اصل عملکرد
برای تولید الکتریسیته یک پیل سوختی، یک واکنش شیمیایی ضروری است. برای انجام این کار، مولکول های هیدروژن و اکسیژن از جو به الکترودها عرضه می شود. هیدروژنی که به آند می ریزد عامل ایجاد الکترون و پروتون است. اکسیژن جو وارد کاتد می شود و با الکترون ها واکنش می دهد. غشای پلیمری نیمه تراوا، پروتون های هیدروژن مثبت را به کاتد می رساند. در آنجا با آنیون های اکسید ترکیب می شوند و در نتیجه آب تشکیل می شود. از طرف دیگر، الکترون های موجود در آند از مدار الکتریکی عبور می کنند تا الکتریسیته تولید کنند.
پیل سوختی - کاربرد
خارج از صنعت خودروسازی، پیل سوختی کاربردهای زیادی دارد. می توان از آن به عنوان منبع برق در مکان هایی بدون دسترسی رایگان به برق استفاده کرد. علاوه بر این، سلول‌های این نوع در زیردریایی‌ها یا ایستگاه‌های فضایی که دسترسی به هوای جوی وجود ندارد، به خوبی کار می‌کنند. علاوه بر این، سلول های سوختی ربات های متحرک، لوازم خانگی و سیستم های برق اضطراری را تامین می کنند.
سلول های سوختی - مزایا و معایب فناوری
مزایای پیل سوختی چیست؟ انرژی پاک را بدون تاثیر منفی بر محیط زیست فراهم می کند. این واکنش باعث تولید برق و آب (معمولاً به شکل بخار) می شود. علاوه بر این، در مواقع اضطراری، مثلاً در هنگام انفجار یا باز شدن مخزن، هیدروژن به دلیل جرم کم، به صورت عمودی خارج شده و در ستون باریک آتش می سوزد. پیل سوختی از نظر کارایی نیز متمایز است زیرا در محدوده 40 تا 60 درصد به نتایجی دست می یابد. این سطحی است که برای محفظه های احتراق دست نیافتنی است، و به یاد داشته باشیم که این پارامترها هنوز هم قابل بهبود هستند.
عنصر هیدروژن و معایب آن
حالا چند کلمه در مورد کاستی های این راه حل. هیدروژن فراوان ترین عنصر روی زمین است، اما به راحتی با عناصر دیگر ترکیب می شود. به دست آوردن آن به شکل خالص آن آسان نیست و نیاز به یک فرآیند تکنولوژیکی خاص دارد. و این یکی (حداقل در حال حاضر) بسیار گران است. وقتی صحبت از پیل سوختی هیدروژنی می شود، متأسفانه قیمت آن دلگرم کننده نیست. شما می توانید 1 کیلومتر حتی 5-6 برابر بیشتر از موتور الکتریکی رانندگی کنید. مشکل دوم نبود زیرساخت برای سوخت گیری هیدروژنی است.
وسایل نقلیه سلول سوختی - نمونه
در مورد خودروها، در اینجا چند مدل وجود دارد که با موفقیت پیل سوختی را اجرا می کنند. یکی از محبوب ترین خودروهای پیل سوختی تویوتا میرای است. این دستگاه با مخازن با ظرفیت بیش از 140 لیتر است. به باتری های اضافی برای ذخیره انرژی در هنگام رانندگی آرام مجهز شده است. سازنده ادعا می کند که این مدل تویوتا می تواند 700 کیلومتر را با یک پمپ بنزین طی کند. میرای 182 اسب بخار قدرت دارد.
سایر وسایل نقلیه پیل سوختی مورد نیاز برای تولید برق عبارتند از:
- لکسوس LF-FC;
- هوندا FCX Clarity;
- نیسان X-Trail FCV (خودروی پیل سوختی)؛
- تویوتا FCHV (خودروی هیبریدی پیل سوختی)؛
- پیل سوختی هیوندای ix35;
- اتوبوس برقی پیل سوختی Ursus City Smile.
آیا سلول هیدروژنی شانسی برای اثبات خود در صنعت خودرو دارد؟ فناوری تولید برق از پیل های سوختی جدید نیست. با این حال، محبوبیت آن در بین خودروهای سواری بدون فرآیند تکنولوژیکی ارزان برای به دست آوردن هیدروژن خالص دشوار است. حتی اگر خودروهای پیل سوختی برای عموم مردم به فروش برسند، باز هم ممکن است از نظر مقرون به صرفه بودن برای یک راننده معمولی عقب بمانند. بنابراین، وسایل نقلیه الکتریکی سنتی همچنان جالب ترین گزینه به نظر می رسد.
