Már nyereségesek az üzemanyagcellák a személygépkocsikban?
Tartalom
Egészen a közelmúltig az üzemanyagcellás technológia csak nem kereskedelmi alkalmazásokhoz volt elérhető. Használták például űrrepüléseknél, és az 1 kW energia előállításának óriási költsége gyakorlatilag kizárta a nagyobb léptékű felhasználását. A William Grove által tervezett találmány azonban végül széles körű alkalmazásra talált. Olvassa el a hidrogéncellákat, és nézze meg, megengedheti-e magának egy autót ilyen tápegységgel!
Mi az az üzemanyagcella?
Ez egy két elektróda készlete (negatív anód és pozitív katód), amelyeket polimer membrán választ el egymástól. A celláknak villamos energiát kell termelniük a hozzájuk szállított tüzelőanyagból. Fontos megjegyezni, hogy a hagyományos akkumulátorcellákkal ellentétben ezeket nem kell előre árammal ellátni, és maga az üzemanyagcella sem igényel töltést. A lényeg, hogy tüzelőanyaggal látják el, ami a tárgyalt készülékekben hidrogénből és oxigénből áll.
Üzemanyagcellák – Rendszertervezés
Az üzemanyagcellás járművekhez hidrogéntartályra van szükség. Tőlük kerül be ez az elem az elektródákba, ahol elektromosság keletkezik. A rendszer általában egy átalakítós központi egységgel is fel van szerelve. Az egyenáramot váltakozó árammá alakítja, amivel villanymotort lehet táplálni. Ő az, aki az autó szíve, erejét a jelenlegi egységekből meríti.
Üzemanyagcellák és működési elv
Ahhoz, hogy egy üzemanyagcella villamos energiát tudjon termelni, kémiai reakcióra van szükség. Ehhez a légkörből hidrogén- és oxigénmolekulákat juttatnak az elektródákba. Az anódra leadott hidrogén az elektronok és protonok keletkezésének oka. A légkörből származó oxigén belép a katódba, és reagál az elektronokkal. A félig áteresztő polimer membrán pozitív hidrogén protonokat juttat a katódra. Ott oxidok anionjaival egyesülnek, ami víz képződését eredményezi. Másrészt az anódon jelenlévő elektronok áthaladnak az elektromos áramkörön, hogy elektromosságot termeljenek.
Üzemanyagcella - alkalmazás
Az üzemanyagcellának az autóiparon kívül számos alkalmazása van. Áramforrásként használható olyan helyeken is, ahol nincs szabad hálózati hozzáférés. Ezenkívül az ilyen típusú cellák jól működnek tengeralattjárókban vagy űrállomásokon, ahol nincs hozzáférés a légköri levegőhöz. Ezenkívül az üzemanyagcellák mozgatják a mobil robotokat, háztartási készülékeket és vészhelyzeti áramellátási rendszereket.
Üzemanyagcellák - a technológia előnyei és hátrányai
Mik az üzemanyagcella előnyei? Tiszta energiát biztosít anélkül, hogy káros hatással lenne a környezetre. A reakció során elektromosság és víz keletkezik (általában gőz formájában). Ezenkívül vészhelyzetekben, például robbanáskor vagy tartály kinyitásakor a hidrogén kis tömege miatt függőlegesen távozik, és egy keskeny tűzoszlopban ég el. Az üzemanyagcella a hatásfok tekintetében is kiemelkedik, hiszen 40-60%-os tartományban ér el eredményeket. Ez az égésterek számára elérhetetlen szint, és ne felejtsük el, hogy ezek a paraméterek még javíthatók.
Hidrogén elem és hátrányai
Most néhány szó a megoldás hiányosságairól. A hidrogén a legnagyobb mennyiségben előforduló elem a Földön, de nagyon könnyen alkot vegyületeket más elemekkel. Tiszta formában nem könnyű beszerezni, és speciális technológiai eljárást igényel. És ez (legalábbis egyelőre) nagyon drága. Ha a hidrogén üzemanyagcelláról van szó, az ára sajnos nem biztató. 1 kilométert akár 5-6-szor többet is lehet vezetni, mint egy villanymotor esetében. A második probléma a hidrogén-utántöltéshez szükséges infrastruktúra hiánya.
Üzemanyagcellás járművek – példák
Ha már az autóknál tartunk, íme néhány modell, amelyek sikeresen működtetik az üzemanyagcellákat. Az egyik legnépszerűbb üzemanyagcellás jármű a Toyota Mirai. Ez egy több mint 140 literes tartályos gép. Kiegészítő akkumulátorokkal van felszerelve, hogy energiát tároljon a kényelmes vezetés során. A gyártó állítása szerint ez a Toyota modell 700 kilométert képes megtenni egy benzinkúttal. A Mirai teljesítménye 182 LE.
A villamos energia termeléséhez szükséges egyéb üzemanyagcellás járművek a következők:
- Lexus LF-FC;
- Honda FCX Clarity;
- Nissan X-Trail FCV (üzemanyagcellás jármű);
- Toyota FCHV (üzemanyagcellás hibrid jármű);
- üzemanyagcellás Hyundai ix35;
- Üzemanyagcellás elektromos busz Ursus City Smile.
Van esélye a hidrogéncellának bizonyítani az autóiparban? Az üzemanyagcellákból villamos energia előállításának technológiája nem új keletű. A személygépkocsik körében azonban nehéz népszerűsíteni a tiszta hidrogén előállítására szolgáló olcsó technológiai eljárás nélkül. Még akkor is, ha az üzemanyagcellás járművek eladásra kerülnek a nagyközönség számára, akkor is lemaradhatnak az átlagos sofőr költséghatékonyságában. Ezért továbbra is a hagyományos elektromos járművek tűnnek a legérdekesebb lehetőségnek.
