Kuro elementai lengvuosiuose automobiliuose jau pelningi?

Iki šiol kuro elementų technologija buvo prieinama tik nekomercinėms reikmėms. Jis buvo naudojamas, pavyzdžiui, skrydžiams į kosmosą, o didžiulės 1 kW energijos gamybos sąnaudos praktiškai neleido jo naudoti didesniu mastu. Tačiau Williamo Grove'o sukurtas išradimas galiausiai buvo plačiai pritaikytas. Skaitykite apie vandenilio elementus ir sužinokite, ar galite sau leisti automobilį su tokiu maitinimo bloku!

Kas yra kuro elementas?

Tai dviejų elektrodų rinkinys (neigiamas anodas ir teigiamas katodas), atskirti polimerine membrana. Ląstelės turi gaminti elektros energiją iš joms tiekiamo kuro. Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad skirtingai nei tradiciniams baterijų elementams, jiems nereikia iš anksto tiekti elektros energijos, o paties kuro elemento įkrauti nereikia. Esmė yra tiekti jį kuru, kuris aptariamuose įrenginiuose susideda iš vandenilio ir deguonies.

Kuro elementai – sistemos projektavimas

Kuro elementų transporto priemonėms reikalingi vandenilio bakai. Būtent iš jų šis elementas patenka į elektrodus, kur generuojama elektra. Sistemoje dažniausiai būna ir centrinis blokas su keitikliu. Jis paverčia nuolatinę srovę į kintamąją srovę, kuri gali būti naudojama elektros varikliui maitinti. Būtent jis yra automobilio širdis, galią semianti iš dabartinių agregatų.

Kuro elementai ir veikimo principas

Kad kuro elementas gamintų elektrą, būtina cheminė reakcija. Norėdami tai padaryti, į elektrodus tiekiamos vandenilio ir deguonies molekulės iš atmosferos. Į anodą išleidžiamas vandenilis yra elektronų ir protonų susidarymo priežastis. Deguonis iš atmosferos patenka į katodą ir reaguoja su elektronais. Pusiau pralaidi polimerinė membrana tiekia teigiamus vandenilio protonus į katodą. Ten jie susijungia su oksidų anijonais, todėl susidaro vanduo. Kita vertus, anode esantys elektronai praeina per elektros grandinę, kad gamintų elektrą.

Kuro elementas – taikymas

Už automobilių pramonės ribų kuro elementai turi daug pritaikymų. Jis gali būti naudojamas kaip elektros šaltinis vietose, kuriose nėra laisvos prieigos prie elektros tinklo. Be to, tokio tipo ląstelės gerai veikia povandeniniuose laivuose ar kosminėse stotyse, kur nėra prieigos prie atmosferos oro. Be to, kuro elementai maitina mobiliuosius robotus, buitinę techniką ir avarines maitinimo sistemas.

Kuro elementai – technologijos privalumai ir trūkumai

Kokie yra kuro elemento privalumai? Tai suteikia švarią energiją be neigiamo poveikio aplinkai. Reakcijos metu susidaro elektra ir vanduo (dažniausiai garų pavidalu). Be to, avarinėse situacijose, pavyzdžiui, per sprogimą ar atidarius baką, vandenilis dėl mažos masės išbėga vertikaliai ir dega siauroje ugnies kolonoje. Kuro elementas išsiskiria ir efektyvumu, nes pasiekia 40-60% rezultatų. Tai degimo kameroms nepasiekiamas lygis, ir nepamirškime, kad šiuos parametrus dar galima pagerinti.

Vandenilio elementas ir jo trūkumai

Dabar keli žodžiai apie šio sprendimo trūkumus. Vandenilis yra labiausiai paplitęs elementas Žemėje, tačiau jis labai lengvai sudaro junginius su kitais elementais. Nelengva jį gauti gryną pavidalą ir tam reikia specialaus technologinio proceso. O šis (bent jau kol kas) labai brangus. Kalbant apie vandenilio kuro elementą, kaina, deja, nėra džiuginanti. 1 kilometrą galima nuvažiuoti net 5-6 kartus daugiau nei naudojant elektrinį variklį. Antroji problema – vandenilio papildymo infrastruktūros trūkumas.

Kuro elementų transporto priemonės – pavyzdžiai

Kalbant apie automobilius, čia yra keletas modelių, kuriuose sėkmingai veikia kuro elementai. Viena populiariausių kuro elementų transporto priemonių yra Toyota Mirai. Tai mašina su daugiau nei 140 litrų talpos bakais. Jame sumontuoti papildomi akumuliatoriai, skirti kaupti energiją ramiai važiuojant. Gamintojas teigia, kad šis Toyota modelis viena degaline gali nuvažiuoti 700 kilometrų. „Mirai“ galia siekia 182 AG.

Kitos kuro elementų transporto priemonės, reikalingos elektrai gaminti, yra šios:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX Clarity;
• Nissan X-Trail FCV (kuro elementų transporto priemonė);
• Toyota FCHV (kuro elementų hibridinė transporto priemonė);
• kuro elementas Hyundai ix35;
• Kuro elementų elektrinis autobusas Ursus City Smile.

Ar vandenilio elementas turi galimybę įrodyti save automobilių pramonėje? Elektros gamybos iš kuro elementų technologija nėra nauja. Tačiau sunku jį populiarinti tarp lengvųjų automobilių be pigaus technologinio gryno vandenilio gavimo proceso. Net jei kuro elementų transporto priemonės bus parduodamos plačiajai visuomenei, vidutiniam vairuotojui jos vis tiek gali atsilikti ekonomiškumo požiūriu. Todėl tradicinės elektrinės transporto priemonės vis dar atrodo įdomiausias pasirinkimas.